Kas ir daļiņu teorija?

Mūsdienu daļiņu teorijas priekštecis aizsākās jau senajā Grieķijā, kad 6. gadsimtā pirms mūsu ēras filozofi uzskatīja, ka pastāv matērijas pamatdaļiņas. Tomēr tūkstošiem gadu pēc tam daļiņu teorija izzuda lielākajā daļā pasaules, un tā vietā parādījās dažādas citas teorijas. Tomēr 19. gadsimtā tas atkal atnāca, kad zinātnieks Džons Daltons ierosināja fundamentālu, nedalāmu daļiņu, kas veido visu matēriju. Viņš nosauca šo daļiņu par atomu no grieķu vārda, kas nozīmēja nedalāmu.

Tomēr līdz 19. gadsimta beigām kļuva skaidrs, ka atoms patiesībā nebija nedalāms un ka atomu veidoja vēl mazākas daļiņas. 20. gadsimtā un 21. gadsimtā šīs daļiņas tika sadalītas un tika atklātas jaunas augstas enerģijas daļiņas. Šo daļiņu atklāšana palīdzēja pilnveidot un paplašināt daļiņu fizikas būtību, un liela daļa šodien paveiktā darba ir saistīta ar jaunu novērojamo daļiņu radīšanu. Tas tiek darīts, radot ļoti augstas enerģijas mijiedarbību daļiņu paātrinātājos, kur daļiņas tiek palaistas viena pret otru ar neticami lielu ātrumu, būtībā sadaloties to sastāvdaļās un atbrīvojot enerģētiskas daļiņas, kas ātri izkliedējas.

Daļiņu teorijas darba modelis šobrīd ir pazīstams kā standarta modelis. Lai gan standarta modelis nav patiesa vienojošā teorija, tas ir ļoti tuvu. Tas attiecas uz trim no četrām zināmajām mijiedarbībām: elektromagnētiskajiem, spēcīgajiem un vājajiem spēkiem. Tas nespēj risināt gravitācijas spēku, padarot to nepilnīgu, taču tas joprojām ļauj daudz visaptveroši izprast daļiņas un Visumu kopumā. Modelis satur divdesmit četras pamatdaļiņas, kas veido vielu, un mērbozonus, kas ir starpnieki spēkiem. Tas arī paredz bozona veidu, Higsa bozonu, kas ir vienīgais bozons, kas vēl nav novērots un ko paredzēts atklāt lielajam hadronu paātrinātājam.

Pamatlīmenī daļiņu teorija palīdz klasificēt trīs galvenos matērijas stāvokļus, ko mēs redzam ikdienas līmenī. Daļiņas tiek aplūkotas attiecībā pret otru un to enerģijas daudzumu, kas ietekmē to kustību. Stāvoklī, kad daļiņas ir stipri piesaistītas viena otrai un tiek turētas cieši kopā tādā stāvoklī, kurā tās vibrē, bet paliek relatīvi fiksētas, pastāv cieta viela. Ja starp daļiņām ir zināma pievilcība un tās tiek turētas kopā ar relatīvi brīvu kustības pakāpi, pastāv šķidrums. Un, ja starp daļiņām ir maza pievilcība un tās var brīvi pārvietoties, pastāv gāze.