Luettelo hiukkasista

Wikimedia-luetteloartikkeli

Tämä on luettelo hiukkasfysiikassa löydetyistä ja joistakin hypoteettisista subatomisista hiukkasista.

AlkeishiukkasetMuokkaa

Pääartikkeli: Alkeishiukkanen

Alkeishiukkanen on hiukkanen, jolla ei ole havaittavissa olevaa sisäistä rakennetta eli se ei koostu muista hiukkasista. Ne ovat kvanttikenttäteorian fundamentaaleja kappaleita. Alkeishiukkasia luokitellaan niiden spinin perusteella fermioneihin ja bosoneihin. Jälkimmäisillä spin on kokonaisluku, ja fermioneilla se on puolikas.

StandardimalliMuokkaa

Hiukkasfysiikan standardimalli on tällä hetkellämilloin? paras tietämys alkeishiukkasten fysiikasta. Kaikki standardimallin hiukkaset Higgsin bosonia lukuun ottamatta on löydetty kokeellisesti.

FermionitMuokkaa

Fermionien spin on puoliluku. Kaikilla tunnetuilla alkeellisilla fermioneilla se on ½. Jokaisella fermionilla on lisäksi oma antihiukkanen. Fermionit ovat aineen perusosasia. Ne luokitellaan sen mukaan, vuorovaikuttavatko ne vahvan vuorovaikutuksen värivoiman kautta. Standardimallin mukaan on olemassa 12 erilaista alkeisfermionien makua: kuusi kvarkkia ja kuusi leptonia.

  • Kvarkit vuorovaikuttavat värivoiman kautta. Niiden antihiukkasia kutsutaan antikvarkeiksi. Kvarkeilla on kuusi makua:
Perhe Nimi (maku) Sähkövaraus (e) Massa (MeV) Antikvarkki
1 Ylös (u) +2/3 1,5–4 anti-ylös-kvarkki  
Alas (d) −1/3 4–8 anti-alas-kvarkki  
2 Outo (s) −1/3 80–130 anti-outo-kvarkki  
Lumo (c) +2/3 1 150–1 350 anti-lumo-kvarkki  
3 Pohja (b) −1/3 4 100–4 400 anti-pohja-kvarkki  
Huippu (t) +2/3 171 400 ± 2 100[1] anti-huippu-kvarkki  
Varattu leptoni / antihiukkanen Neutriino / antineutriino
Nimi Symboli Sähkövaraus (e) Massa (MeV) Nimi Symboli Sähkövaraus (e) Massa (MeV)
Elektroni / Positroni   −1 / +1 0,511 Elektronin neutriino / Elektronin antineutriino   0 < 0,0000022 [2]
Myoni   −1 / +1 105,7 Myonin neutriino / Myonin antineutriino   0 < 0,17 [2]
Tau   −1 / +1 1 777 Taun neutriino / Taun antineutriino   0 < 15,5 [2]

On huomattava, että neutriinojen massan tiedetään eroavan nollasta johtuen neutriinojen oskillaatiosta, mutta niiden massat ovat niin pienet, ettei niitä ole voitu toistaiseksi mitata.

BosonitMuokkaa

Bosoneilla on kokonaislukuspin. Luonnon perusvuorovaikutuksia välittävät mittabosonit ja massan arvellaan liittyvän Higgsin bosoniin. Standardimallin mukaan alkeisbosoneita ovat:

Nimi Varaus (e) Spin Massa (GeV) Voima, jota välittää
Fotoni 0 1 0 Sähkömagnetismi
W± ±1 1 80,4 Heikko voima
Z0 0 1 91,2 Heikko voima
Gluoni 0 1 0 Vahva voima
Higgsin bosoni 0 0 125-126 Katso alla

LHC:n CMS- ja ATLAS-kokeet ovat ilmoittaneet löytäneensä hiukkasen, joka vastaa Higgsin bosonia. Sen spin ja sähkövaraus vastaavat standardimallin ennustetta, mutta sen vuorovaikutuksista muiden hiukkasten kanssa on toistaiseksi vain vähän tietoa. Standardimallin Higgsin mekanismissa Higgsin kentän spontaani symmetriarikko synnyttää massiivisen Higgsin bosonin. Alkeishiukkasten sisäiset massat (erityisesti massiivisten W±- ja Z0-bosonien) selitetään vuorovaikutuksina kyseisen kentän kanssa. Higgsin bosoni vuorovaikuttaa kaikkien massallisten hiukkasten (myös itsensä) kanssa.

Hypoteettiset hiukkasetMuokkaa

Supersymmetriset teoriat ennustavat myös muiden hiukkasten olemassolon. Yhtään niistä ei ollut vielä vuoden 2006 aikana kokeellisesti löytynyt.

Muut teoriat ennustavat esimerkiksi seuraavanlaisia bosoneita.

Magneettinen monopoli on hiukkanen, jolla on nollasta eroava magneettinen varaus. Eräät suuret yhtenäisteoriat ennustavat niiden olemassaolon.

Takyoni on hypoteettinen hiukkanen, joka kulkee valoa nopeammin ja jolla on imaginaarinen lepomassa.

Preoniksi sanotaan hypoteettisia kvarkkien, leptonien ja mittabosonien sisäisiä alkeishiukkasia, mutta hiukkaskiihdytimissä ei ole todistettu niiden olemassaoloa.

Säikeeksi sanotaan hypoteettisia kvarkkien, leptonien ja bosonien sisäisiä alkeishiukkasia, jotka eivät ole pistemäisiä. Hiukkaskiihdytimissä ei ole todistettu niiden olemassaoloa.

MuutMuokkaa

Luokittelu vauhdin perusteellaMuokkaa

  • Tardioni tai bradioni kulkee valoa hitaammin, ja sillä on nollasta eroava lepomassa.
  • Luksoni kulkee valon nopeudella, eikä sillä ole lepomassaa.
  • Takyoni (mainittu yllä) on hypoteettinen hiukkanen, joka kulkee valoa nopeammin, ja sillä on imaginaarinen lepomassa.

Katso myösMuokkaa

LähteetMuokkaa

  • Eidelman, S. et al.: Physics Letters B, 2004, nro 592, s. 1. (Luettelon tieto sisätyy laajaan vuosittain päivitettävään katsaukseen Particle Data Group)
  • Alward, Joseph F. Elementary Particles, Department of Physics, University of the Pacific
  • Elementary particles, The Columbia Encyclopedia, 6. ed. 2001.

ViitteetMuokkaa

  1. Top mass: now at 1.2% uncertainty dorigo.wordpress.com. 3.8.2006. Viitattu 15.10.2006.
  2. a b c Laboratory measurements and limits for neutrino properties cupp.oulu.fi. (englanniksi)