ฟิสิกส์ของอนุภาคและฮิกส์โบซอน

ทางลัด: ความแตกต่างความคล้ายคลึงกันค่าสัมประสิทธิ์การเปรียบเทียบ Jaccardการอ้างอิง

ความแตกต่างระหว่าง ฟิสิกส์ของอนุภาคและฮิกส์โบซอน

ฟิสิกส์ของอนุภาค vs. ฮิกส์โบซอน

ฟิสิกส์ของอนุภาค (particle physics) เป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์ที่ศึกษาธรรมชาติของอนุภาคทั้งหลายที่รวมตัวกันขึ้นเป็นสสาร (อนุภาคที่มีมวล) และ การฉายรังสี (อนุภาคที่ไม่มีมวล) แม้ว่าคำว่า "อนุภาค" สามารถหมายถึงวัตถุที่มีขนาดเล็กมากหลากหลายชนิด (เช่นโปรตอน อนุภาคก๊าซ หรือแม้กระทั่งฝุ่นในครัวเรือน), "ฟิสิกส์ของอนุภาค" มักจะสำรวจตรวจหาอนุภาคที่มีขนาดเล็กที่สุด สามารถตรวจพบได้ ไม่สามารถลดขนาดลงได้อีก และมีสนามฟิสิกส์ที่มีแรงขนาดพื้นฐานที่ลดขนาดลงไม่ได้ที่จำเป็นต้องใช้ในการที่จะอธิบายตัวมันเองได้ ตามความเข้าใจของเราในปัจจุบัน อนุภาคมูลฐานเหล่านี้เป็นการกระตุ้นของสนามควอนตัมที่ควบคุมการปฏิสัมพันธ์ของพวกมันอีกด้วย ทฤษฎีที่โดดเด่นในปัจจุบันที่ใช้อธิบายอนุภาคมูลฐานและสนามเหล่านี้ พร้อมกับการเปลี่ยนแปลง (ไดนามิกส์) ของพวกมัน จะถูกเรียกว่าแบบจำลองมาตรฐาน ดังนั้นฟิสิกส์ของอนุภาคที่ทันสมัยโดย​​ทั่วไปจะสำรวจแบบจำลองมาตรฐานและส่วนขยายที่เป็นไปได้ต่าง ๆ ของพวกมัน เช่น ส่วนขยายไปที่อนุภาคใหม่ล่าสุด "เท่าที่รู้จักกัน" ที่เรียกว่า Higgs boson หรือแม้กระทั่งไปที่สนามของแรงที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่รู้จักกัน คือแรงโน้มถ่วง. การทดลองการชนระหว่างอนุภาคโปรตอนสองตัว อาจทำให้เกิดสัญญาณการมีตัวตนของอนุภาคฮิกส์ ฮิกส์โบซอน (Higgs boson) เป็นอนุภาคมูลฐานชนิดหนึ่งที่อยู่ในแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาค มันเป็นการกระตุ้นควอนตัมของ สนามฮิกส์ —ซึ่งเป็นสนามพื้นฐานที่สำคัญอย่างมากต่อทฤษฎีฟิสิกส์ของอนุภาค ที่คาดว่าจะมีอยู่จริงแต่แรกในทศวรรษที่ 1960s, ที่ไม่เหมือนสนามที่เคยรู้จักอื่น ๆ เช่นสนามแม่เหล็กไฟฟ้า, และใช้ค่าคงที่ที่ไม่เป็นศูนย์เกือบทุกแห่ง คำถามที่ว่าสนามฮิกส์มีอยู่จริงหรือไม่ อยู่ในส่วนที่ไม่ได้ตรวจสอบสุดท้ายของแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาคและ "ปัญหาส่วนกลางของฟิสิกส์ของอนุภาค" การปรากฏตัวของสนามนี้, ตอนนี้เชื่อว่าจะมีการยืนยัน, อธิบายคำถามที่ว่าทำไมอนุภาคมูลฐานบางตัวจึงมีมวลเมื่อ, ตามการสมมาตร (ฟิสิกส์)ที่ควบคุมปฏิสัมพันธ์ของพวกมัน, พวกมันควรจะไม่มีมวล การมีอยู่ของสนามฮิกส์จะแก้ปัญหาที่มีมานานหลายอย่างอีกด้วย เช่นเหตุผลสำหรับอันตรกิริยาอย่างอ่อนที่มีช่วงระยะทำการสั้นมาก ๆ ถึงแม้ว่าจะมีการตั้งสมมติฐานว่าสนามฮิกส์แทรกซึมอยู่ในจักรวาลทั้งมวล หลักฐานสำหรับการดำรงอยู่ของมันได้เป็นเรื่องยากมากที่จะหาได้ ในหลักการ สนามฮิกส์สามารถตรวจพบได้โยการกระตุ้นตัวมัน เพื่อให้แสดงตัวออกมาเป็นอนุภาคฮิกส์ แต่วิธีนี้เป็นเรื่องยากมากในการทำขึ้นและตรวจสอบ ความสำคัญของคำถามพื้นฐานนี้ได้นำไปสู่​​การค้นหาถึง 40 ปี และการก่อสร้างหนึ่งของสิ่งอำนวยความสะดวกเพื่อการทดลองที่มีราคาแพงที่สุดและมีความซับซ้อนที่สุดในโลกจนถึงวันนี้ คือเครื่องชนอนุภาคแฮดรอนขนาดใหญ่ของเซิร์น ในความพยายามที่จะสร้างฮิกส์โบซอนและอนุภาคอื่น ๆ สำหรับการสังเกตและการศึกษา เมื่อวันที่ 4 กรกฎาคม 2012, ได้มีการประกาศการค้นพบอนุภาคใหม่ที่มีมวลระหว่าง 125 ถึง 127 GeV/c2; นักฟิสิกส์สงสัยว่ามันเป็นฮิกส์โบซอน ตั้งแต่นั้นมา อนุภาคดังกล่าวแสดงออกที่จะประพฤติ, โต้ตอบ, และสลายตัวในหลาย ๆ วิธีที่ได้คาดการณ์ไว้ตามแบบจำลองมาตรฐาน นอกจากนั้นมันยังได้รับการยืนยันอย่างไม่เป็นทางการที่จะมี parity เป็น even และมีสปินเป็นศูนย์ และมีลักษณะพื้นฐาน (fundamental attribute) ของฮิกส์โบซอน 2 อย่าง นี้ดูเหมือนจะเป็นอนุภาคแบบสเกลาตัวแรกที่มีการค้นพบในธรรมชาติ การศึกษาอื่น ๆ มีความจำเป็นเพื่อตรวจสอบว่าอนุภาคที่ค้นพบใหม่นี้มีคุณสมบัติต่าง ๆ ตรงกับที่ได้มีการคาดการณ์ไว้สำหรับฮิกส์โบซอนโดยแบบจำลองมาตรฐานหรือตามที่ได้คาดการณ์โดยบางทฤษฎีว่าฮิกส์โบซอนแบบกลุ่มมีอยู่จริงหรือไม่ ฮิกส์โบซอนถูกตั้งชื่อตามปีเตอร์ ฮิกส์ ซึ่งเป็นหนึ่งในหกนักฟิสิกส์ที่ในปี 1964 ได้นำเสนอกลไกที่บ่งบอกถึงการมีอยู่ของอนุภาคดังกล่าว เมื่อวันที่ 10 ธันวาคม 2013 สองคนในนั้น, ปีเตอร์ ฮิกส์และ François Englert ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์สำหรับการทำงานและการทำนายของพวกเขา (โรเบิร์ต Brout ผู้ร่วมวิจัยของ Englert ได้เสียชีวิตในปี 2011 และรางวัลโนเบลไม่ได้ส่งให้หลังการเสียชีวิตของผู้ประพันธ์ตามปกติ) ในแบบจำลองมาตรฐาน, อนุภาคฮิกส์เป็น โบซอน ที่ไม่มีสปิน, ไม่มีประจุไฟฟ้าหรือประจุสี นอกจากนี้มันยังไม่เสถียรอย่างมาก การสลายตัวไปเป็นอนุภาคอื่น ๆ เกือบจะเกิดขึ้นได้ในทันที มันเป็นการกระตุ้นของควอนตัมของหนึ่งในสี่ส่วนประกอบของสนามฮิกส์ ตัวหลังของสนามฮิกส์ประกอบขึ้นเป็นสนามสเกลาร์ ที่มีส่วนประกอบที่เป็นกลางสองตัวและส่วนประกอบที่มีประจุไฟฟ้าสองตัวที่ก่อให้เกิดคู่ซับซ้อน (complex doublet) ของการสมมาตรแบบ isospin อย่างอ่อน SU(2) ในวันที่ 15 ธันวาคมปี 2015 ทั้งสองทีมของนักฟิสิกส์ที่ทำงานอิสระที่เซิร์นได้รายงานคำแนะนำเบื้องต้นของการเป็นไปได้ของอนุภาคย่อยใหม่ ถ้าจริง อนุภาคสามารถเป็นได้ทั้งรุ่นที่หนักกว่าของฮิกส์โบซอน หรือเป็น Graviton อย่างใดอย่างหนึ่ง อนุภาคชนิดนี้มีบทบาทพิเศษในแบบจำลองมาตรฐาน กล่าวคือเป็นอนุภาคที่อธิบายว่าทำไมอนุภาคมูลฐานชนิดอื่น เช่น ควาร์ก อิเล็กตรอน ฯลฯ (ยกเว้นโฟตอนและกลูออน) ถึงมีมวลได้ และที่พิเศษกว่าคือ สามารถอธิบายว่าทำไมอนุภาคโฟตอนถึงไม่มีมวล ในขณะที่อนุภาค W และ Z โบซอนถึงมีมวลมหาศาล ซึ่งมวลของอนุภาคมูลฐาน รวมไปถึงความแตกต่างระหว่างแรงแม่เหล็กไฟฟ้าอันเกิดจากอนุภาคโฟตอน และอันตรกิริยาอย่างอ่อนอันเกิดจากอนุภาค W และ Z โบซอนนี่เอง เป็นผลสำคัญอย่างยิ่งที่ประกอบกันเกิดเป็นสสารในหลายรูปแบบ ทั้งที่เรามองเห็นและมองไม่เห็น ทฤษฎีอิเล็กโตรวีค (electroweak) กล่าวไว้ว่า อนุภาคฮิกส์เป็นตัวผลิตมวลให้กับอนุภาคเลปตอน (อิเล็กตรอน มิวออน เทา) และควาร์ก เนื่องจากอนุภาคฮิกส์มีมวลมากแต่สลายตัวแทบจะทันทีที่ก่อกำเนิดขึ้นมา จึงต้องใช้เครื่องเร่งอนุภาคที่มีพลังงานสูงมากในการตรวจจับและบันทึกข้อมูล ซึ่งการทดลองเพื่อพิสูจน์ความมีตัวตนของอนุภาคฮิกส์นี้จัดทำโดยองค์การวิจัยนิวเคลียร์ยุโรป (CERN) โดยทดลองภายในเครื่องชนอนุภาคแฮดรอนขนาดใหญ่ (LHC) และเริ่มต้นการทดลองตั้งแต่ต้นปี 2010 จากการคำนวณตามแบบจำลองมาตรฐานแล้ว เครื่องเร่งอนุภาคจะต้องใช้พลังงานสูงถึง 1.4 เทระอิเล็กตรอนโวลต์ (TeV) ในการผลิตอนุภาคมูลฐานให้มากพอที่จะตรวจวัดได้ ดังนั้นจึงได้มีการสร้างเครื่องชนอนุภาคขนาดใหญ่ (LHC) ดังกล่าวขึ้นมาเพื่อทำการทดลองพิสูจน์ความมีตัวตนของอนุภาคชนิดนี้ วันที่ 12 ธันวาคม 2554 ทีม ATLAS และทีม CMS ของเซิร์น ประกาศว่าได้ค้นพบข้อมูลที่อาจแสดงถึงการค้นพบฮิกส์โบซอน และในวันที่ 4 กรกฎาคม 2555 ทั้งสองทีมได้ออกมาประกาศว่าได้ค้นพบอนุภาคชนิดใหม่ ซึ่งเรียกได้ว่าเป็น "อนุภาคที่สอดคล้องกับอนุภาคฮิกส์" มากที่สุด มีมวลประมาณ 125 GeV/c2 (ประมาณ 133 เท่าของโปรตอน หรืออยู่ในระดับ 10-25 กิโลกรัม) หลังจากนั้นได้มีการวิเคราะห์และตรวจสอบผลอย่างละเอียดเพื่อพิสูจน์ว่าอนุภาคดังกล่าวเป็นอนุภาคฮิกส์จริง และในวันที่ 14 มีนาคม 2556 เซิร์นได้ยืนยันอย่างไม่เป็นทางการว่าอนุภาคที่ตรวจพบจากการทดลองครั้งนี้เป็นอนุภาคฮิกส์ตามทฤษฎีที่ทำนายไว้ ซึ่งจะเป็นหลักฐานชิ้นสำคัญที่สุดที่สนับสนุนแบบจำลองมาตรฐาน นำไปสู่การศึกษาฟิสิกส์สาขาใหม่ แนวคิดเกี่ยวกับอนุภาคฮิกส์ และสนามฮิกส์ (Higgs field) เกิดขึ้นราวปี 2507 โดยนักวิทยาศาสตร์หลายคน ได้แก่ ฟร็องซัว อ็องแกลร์ (François Englert) และ โรเบิร์ต เบราท์ (Robert Brout) ในเดือนสิงหาคม ปีเตอร์ ฮิกส์ ในเดือนตุลาคม รวมถึงงานวิจัยอิสระอีกสามชุดโดย เจอรัลด์ กูรัลนิค (Gerald Guralnik) ซี.อาร.เฮเกน (C. R. Hagen) และ ทอม คิบเบิล (Tom Kibble) ในฤดูใบไม้ผลิปีก่อนหน้าคือ ปี 2506 เลออน เลเดอร์แมน นักฟิสิกส์รางวัลโนเบลชาวอเมริกัน ตั้งชื่ออนุภาคฮิกส์ว่า "อนุภาคพระเจ้า" (God particle) แต่นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงหลายคนไม่เห็นด้วยและไม่ชอบชื่อนี้.

กลูออน

กลูออน (Gluon) เป็นอนุภาคมูลฐานที่ทำหน้าที่เป็นอนุภาคแลกเปลี่ยน (หรือเกจโบซอน) ของอันตรกิริยาอย่างเข้มระหว่างควาร์ก คล้ายกับการแลกเปลี่ยนโฟตอนในแรงแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างอนุภาคที่มีประจุ 2 ตัว เนื่องจากควาร์กนั้นประกอบกับขึ้นเป็นแบริออน และมีอันตรกิริยาอย่างเข้มเกิดขึ้นระหว่างแบริออนเหล่านั้น จึงอาจกล่าวได้ว่า แรงสี (color force) เป็นแหล่งกำเนิดของอันตรกิริยาอย่างเข้ม หรืออาจกล่าวว่าอันตรกิริยาอย่างเข้มเป็นเหมือนกับแรงสี ที่ครอบคลุมอนุภาคอื่นๆ มากกว่าแบริออน ตัวอย่างเช่น เมื่อโปรตอนและนิวตรอนดึงดูดกันและกันในนิวเคลียส เป็นต้น กล่าวในเชิงเทคนิค กลูออนก็คือเกจโบซอนแบบเวกเตอร์ที่เป็นตัวกลางของอันตรกิริยาอย่างเข้มของควาร์กในควอนตัมโครโมไดนามิกส์ (QCD) ซึ่งแตกต่างกับโฟตอนที่เป็นกลางทางไฟฟ้าของควอนตัมอิเล็กโตรไดนามิกส์ (QED) ตัวกลูออนเองนั้นมีประจุสี (color charge) ดังนั้นจึงมีส่วนอยู่ในอันตรกิริยาอย่างเข้มเพื่อทำหน้าที่เป็นตัวกลาง ทำให้การวิเคราะห์ QCD ทำได้ยากกว่า QED เป็นอย่างมาก.

กลูออนและฟิสิกส์ของอนุภาค · กลูออนและฮิกส์โบซอน · ดูเพิ่มเติม »

มวล

มวล เป็นคุณสมบัติหนึ่งของวัตถุ ที่บ่งบอกปริมาณ ของสสารที่วัตถุนั้นมี มวลเป็นแนวคิดหลักอันเป็นหัวใจของกลศาสตร์แบบดั้งเดิม รวมไปถึงแขนงวิชาที่เกี่ยวข้อง หากแจกแจงกันโดยละเอียดแล้ว จะมีปริมาณอยู่ 3 ประเภทที่ถูกนิยามว่า มวล ได้แก.

ฟิสิกส์ของอนุภาคและมวล · มวลและฮิกส์โบซอน · ดูเพิ่มเติม »

สสาร

ว.

ฟิสิกส์ของอนุภาคและสสาร · สสารและฮิกส์โบซอน · ดูเพิ่มเติม »

อนุภาคมูลฐาน

แบบจำลองมาตรฐานของอนุภาคมูลฐาน ในฟิสิกส์ของอนุภาค อนุภาคมูลฐาน (elementary particle หรือ fundamental particle) หมายถึงอนุภาคหนึ่งที่โครงสร้างย่อยไม่เป็นที่รู้จัก ดังนั้นเราจึงไม่รู้ว่ามันประกอบขึ้นด้วยอนุภาคอื่นหรือไม่ มันเป็นหน่วยย่อยที่สุดในทางทฤษฎีฟิสิกส์ทั่วไป เราไม่ถือว่ามันประกอบขึ้นมาจากสิ่งใดอีก อนุภาคมูลฐานที่เรารู้จักกันดีที่สุดคือ อิเล็กตรอน ซึ่งไม่สามารถแยกย่อยเป็นอนุภาคใดๆได้อีก อนุภาคมูลฐานที่รู้จักแล้ว ได้แก่ เฟอร์มิออนพื้นฐาน (ควาร์ก, เลปตอน, ปฏิควาร์ก และปฏิเลปตอน) ซึ่งอนุภาคเหล่านี้โดยทั่วไปเป็น "อนุภาคสสาร" และ "อนุภาคปฏิสสาร" อีกชนิดหนึ่งได้แก่ โบซอนพื้นฐาน (เกจโบซอน และอนุภาคฮิกส์) ซึ่งอนุภาคเหล่านี้โดยทั่วไปเป็น "อนุภาคแรง" ที่เป็นตัวเชื่อมปฏิสัมพันธ์พื้นฐานในหมู่เฟอร์มิออนด้วยกัน อนุภาคที่ประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานตั้งแต่สองอนุภาคขึ้นไปจะเป็น "อนุภาคผสม" (composite particle) สสารในชีวิตประจำวันจะประกอบด้วยอะตอม ที่ครั้งหนึ่งเคยถูกสันนิษฐานว่ามันเป็นอนุภาคมูลฐานของสสาร คำว่า "อะตอม" แปลว่า "แบ่งไม่ได้" ในภาษากรีก แม้ว่าการมีอยู่ของอะตอมยังคงเป็นที่ถกเถียงกันจนถึงประมาณปี 1910 อย่างที่นักฟิสิกส์ชั้นนำบางคนถือว่าโมเลกุลเป็นภาพลวงตาทางคณิตศาสตร์ และถือว่าสสารอย่างสุดขั้วที่สุดจะประกอบด้วยพลังงาน ในไม่ช้า มีการค้นพบว่าอะตอมประกอบด้วยองค์ประกอบย่อย เมื่อเริ่มทศวรรษที่ 1930 อิเล็กตรอนและโปรตอนได้ถูกค้นพบ พร้อมกับโฟตอนซึ่งเป็นอนุภาคของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ในช่วงเวลานั้น การค้นพบล่าสุดของกลศาสตร์ควอนตัมได้มีก​​ารเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงของแนวคิดของอนุภาค อย่างเช่นอนุภาคเดี่ยวดูเหมือนจะสามารถขยายสนามได้อย่างที่คลื่นสามารถทำได้ (ทวิภาคของอนุภาคกับคลื่น (particle-wave duality)) ข้อความที่ขัดแย้งยังคงหลีกเลี่ยงคำอธิบายที่น่าพอใจ โดยผ่านทางทฤษฎีควอนตัม โปรตอนและนิวตรอนถูกพบว่าประกอบด้วยควาร์กหลายตัว ได้แก่อัพควาร์กและดาวน์ควาร์ก ซึ่งในปัจจุบันถือว่าพวกนี้เป็นอนุภาคมูลฐาน และภายในโมเลกุลหนึ่ง สามองศาอิสระของอิเล็กตรอน (ประจุ, สปินและวงโคจร) สามารถแยกผ่านทาง wavefunction ออกเป็นสาม'อนุภาคคล้าย' (quasiparticle) (Holon, spinon และ Orbiton) แต่อิเล็กตรอนอิสระ ซึ่งไม่ได้กำลังโคจรรอบนิวเคลียส จะขาดการเคลื่อนไหวในการโคจร และจะปรากฏในรูปที่แบ่งแยกไม่ได้ จึงยังคงถือว่าเป็นอนุภาคมูลฐาน ราวปี 1980 สถานะของอนุภาคมูลฐานที่เป็นมูลฐานอย่างแท้จริง-"องค์ประกอบสุดชั้ว" ของสสาร- ได้ถูกละทิ้งเป็นส่วนใหญ่สำหรับแนวโน้มที่จะเป็นการปฏิบัติมากขึ้น ได้ถูกประมวลอยู่ในแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาค ซึ่งเป็นทฤษฎีที่ประสบความสำเร็จจากทดลองทางวิทยาศาสตร์มากที่สุด การขยายความและทฤษฎีทั้งหลายที่อธิบายเกินกว่าแบบจำลองมาตรฐาน รวมทั้งทฤษฎี supersymmetry ที่นิยมกันอย่างสุดขั้ว ได้เพิ่มจำนวนอนุภาคมูลฐานเป็นสองเท่าโดยการตั้งสมมติฐานที่แต่ละอนุภาคที่รู้จักกันแล้วควบรวมเข้ากับพันธมิตร"เงา" ทำให้มีจำนวนอนุภาคมากกว่าเดิม แม้ว่าสุดยอดพันธมิตรดังกล่าวทั้งหมดยังคงไม่ได้ถูกค้นพบแต่อย่างใด ในขณะเดียวกัน โบซอนมูลฐานที่เป็นตัวเชื่อมแรงโน้มถ่วงที่เรียกว่า แกรวิตอน (Graviton) ก็ยังคงเป็นสมมุติฐานอยู.

ฟิสิกส์ของอนุภาคและอนุภาคมูลฐาน · อนุภาคมูลฐานและฮิกส์โบซอน · ดูเพิ่มเติม »

ควาร์ก

วาร์ก (quark อ่านว่า หรือ) คืออนุภาคมูลฐานและเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของสสาร ควาร์กมากกว่าหนึ่งตัวเมื่อรวมตัวกันจะเป็นอีกอนุภาคหนึ่งที่เรียกว่าแฮดรอน (hadron) ส่วนที่เสถียรที่สุดของแฮดรอนสองลำดับแรกคือโปรตอนและนิวตรอน ซึ่งทั้งคู่เป็นส่วนประกอบสำคัญของนิวเคลียสของอะตอม เนื่องจากปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Color Confinement ควาร์กจึงไม่สามารถสังเกตได้โดยตรงหรือพบตามลำพังได้ มันสามารถพบได้ภายในแฮดรอนเท่านั้น เช่น แบริออน (ซึ่งโปรตอนและนิวตรอนเป็นตัวอย่าง) และภายใน มีซอน (มี'ซอน หรือเมซ'ซัน เป็นอนุภาคที่มีมวลระหว่างอิเล็กตรอนกับโปรตรอน มีประจุเป็นกลาง หรือเป็นบวกหรือลบ มีค่าสปิน) ด้วยเหตุผลนี้ สิ่งที่เรารู้จำนวนมากเกี่ยวกับควาร์กจึงได้มาจากการสังเกตที่ตัวแฮดรอนเอง ควาร์กมีอยู่ 6 ชนิด เรียกว่า 6 สายพันธ์ หรือ flavour ได้แก่ อัพ (up), ดาวน์ (down), ชาร์ม (charm), สเตรนจ์ (strange), ท็อป (top), และ บอตทอม (bottom) อัพควาร์กและดาวน์ควาร์กเป็นแบบที่มีมวลต่ำที่สุดในบรรดาควาร์กทั้งหมด ควาร์กที่หนักกว่าจะเปลี่ยนแปลงมาเป็นควาร์กแบบอัพและดาวน์อย่างรวดเร็วโดยผ่านกระบวนการการเสื่อมสลายของอนุภาค (particle decay) ซึ่งเป็นกระบวนการเปลี่ยนสถานะของอนุภาคที่มีมวลมากกว่ามาเป็นสถานะที่มีมวลน้อยกว่า ด้วยเหตุนี้ อัพควาร์กและดาวน์ควาร์กจึงเป็นชนิดที่เสถียร และพบได้ทั่วไปมากที่สุดในเอกภพ ขณะที่ควาร์กแบบชาร์ม สเตรนจ์ ทอป และบอตทอม จะเกิดขึ้นได้ก็จากการชนที่มีพลังงานสูงเท่านั้น (เช่นที่อยู่ในรังสีคอสมิกและในเครื่องเร่งอนุภาค) ควาร์กมีคุณสมบัติในตัวหลายประการ ซึ่งรวมถึงประจุไฟฟ้า ประจุสี สปิน และมวล ควาร์กเป็นอนุภาคมูลฐานเพียงชนิดเดียวในแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาคที่สามารถมีปฏิกิริยากับแรงพื้นฐานได้ครบหมดทั้ง 4 ชนิด (คือ แรงแม่เหล็กไฟฟ้า, แรงโน้มถ่วง, อันตรกิริยาอย่างเข้ม และอันตรกิริยาอย่างอ่อน) รวมถึงยังเป็นอนุภาคเพียงชนิดเดียวเท่าที่รู้จักซึ่งมีประจุไฟฟ้าที่ไม่ใช่ตัวเลขจำนวนเต็มคูณกับประจุมูลฐาน ทุกๆ สายพันธ์ของควาร์กจะมีคู่ปฏิยานุภาค เรียกชื่อว่า ปฏิควาร์ก ซึ่งมีความแตกต่างกับควาร์กแค่เพียงคุณสมบัติบางส่วนที่มีค่าทางขนาดเท่ากันแต่มีสัญลักษณ์ตรงกันข้าม มีการนำเสนอแบบจำลองควาร์กจากนักฟิสิกส์ 2 คนโดยแยกกัน คือ เมอร์เรย์ เกลล์-แมนน์ และ จอร์จ ซวิก ในปี..

ควาร์กและฟิสิกส์ของอนุภาค · ควาร์กและฮิกส์โบซอน · ดูเพิ่มเติม »

แบบจำลองมาตรฐาน

แบบจำลองมาตรฐานของอนุภาคมูลฐาน ที่มีรุ่นตระกูลของสสารสามรุ่นโดยมี เกจโบซอน อยู่ในแถวที่สี่ และฮิกส์โบซอนอยู่ในแถวที่ห้า แบบจำลองมาตรฐาน (Standard Model) ของ ฟิสิกส์ของอนุภาค เป็นทฤษฎีหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ของนิวเคลียสที่เป็นแบบแม่เหล็กไฟฟ้า, ที่อ่อนแอ, และที่แข็งแกร่ง เช่นเดียวกับการแยกประเภทของอนุภาคย่อยของอะตอมที่เรารู้จักแล้วทั้งหมด มันถูกพัฒนาขึ้นในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 ในฐานะที่เป็นความพยายามในความร่วมมือของนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก รูปแบบปัจจุบันได้รับการสรุปขั้นตอนสุดท้ายในช่วงกลางของทศวรรษที่ 1970 ภายใต้การยืนยันด้วยการทดลองของการดำรงอยุ่ของควาร์ก ตั้งแต่นั้นมา การค้นพบทอปควาร์ก (1995), เทานิวทริโน (2000), และเร็ว ๆ นี้ ฮิกส์โบซอน (2012), ได้เพิ่มเครดิตให้กับแบบจำลองพื้นฐาน เนื่องจากความสำเร็จของมันในการอธิบายความหลากหลายอย่างกว้างขวางของผลลัพธ์จากการทดลอง แบบจำลองพื้นฐานบางครั้งถูกพิจารณาว่าเป็น "ทฤษฏีของเกือบทุกสิ่ง" แม้ว่าแบบจำลองมาตรฐานจะถูกเชื่อว่าจะเป็นความสม่ำเสมอในทางทฤษฎีด้วยตัวมันเองก็ตาม และได้แสดงให้เห็นถึงความสำเร็จอย่างใหญ่หลวงและต่อเนื่องในการให้การคาดการณ์จากการทดลองที่ดี มันทิ้งปรากฏการณ์ที่อธิบายไม่ได้บางอย่างไว้ให้และมันให้ผลงานต่ำกว่าที่ประมาณการไว้ของการเป็นทฤษฎีที่สมบูรณ์แบบของการปฏิสัมพันธ์พื้นฐาน มันไม่ได้รวบรวมทฤษฎีที่สมบูรณ์ของแรงโน้มถ่วงSean Carroll, Ph.D., Cal Tech, 2007, The Teaching Company, Dark Matter, Dark Energy: The Dark Side of the Universe, Guidebook Part 2 page 59, Accessed Oct.

ฟิสิกส์ของอนุภาคและแบบจำลองมาตรฐาน · ฮิกส์โบซอนและแบบจำลองมาตรฐาน · ดูเพิ่มเติม »

โฟตอน

ฟตอน (Photon) หรือ อนุภาคของแสง เป็นการพิจารณาแสงในลักษณะของอนุภาค เนื่องจากในทางฟิสิกส์นั้น คลื่นสามารถประพฤติตัวเหมือนอนุภาคเมื่ออยู่ในสภาวะใดสภาวะหนึ่ง ซึ่งในทางตรงกันข้ามอนุภาคก็แสดงสมบัติของคลื่นได้เช่นกัน เรียกว่าเป็นคุณสมบัติทวิภาคของคลื่น-อนุภาค (wave–particle duality) ดังนั้นเมื่อพิจารณาแสงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในลักษณะอนุภาค อนุภาคนั้นถูกเรียกว่า โฟตอน ทั้งนี้การพิจารณาดังกล่าวเกิดจากการศึกษาปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่โลหะปลดปล่อยอิเล็กตรอนออกมาเมื่อถูกฉายด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า อย่างเช่น รังสีเอกซ์ (X-ray) อิเล็กตรอนที่ถูกปล่อยออกมาถูกเรียกว่า โฟโตอิเล็กตรอน (photoelectron) ปรากฏการณ์ดังกล่าวถูกเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า Hertz Effect ตามชื่อของผู้ค้นพบ คือ นาย ไฮน์ริช เฮิร์ตซ์ โฟตอนมีปฏิยานุภาค คือ ปฏิโฟตอน (Anti-Photon) ซึ่งมีสปินเหมือนอนุภาคต้นแบบทุกประการ โฟตอนจึงเป็นปฏิยานุภาคของตัวมันเอง.

ฟิสิกส์ของอนุภาคและโฟตอน · ฮิกส์โบซอนและโฟตอน · ดูเพิ่มเติม »

โปรตอน

| magnetic_moment.

ฟิสิกส์ของอนุภาคและโปรตอน · ฮิกส์โบซอนและโปรตอน · ดูเพิ่มเติม »

เลปตอน

อนุภาคต่างๆ ใน แบบจำลองมาตรฐาน เลปตอน (Lepton) เป็นอนุภาคมูลฐานชนิดหนึ่งที่มีสปิน (ฟิสิกส์)ครึ่งจำนวนเต็ม (สปิน) และไม่ประสพกับอันตรกิริยาอย่างเข้ม เลปตอนแบ่งออกเป็นสองชั้นหลัก ได้แก่ เลปตอนที่มีประจุไฟฟ้า (หรือที่เรียกว่า เลปตอนที่เหมือนอิเล็กตรอน) และเล็ปตอนนิวทรัล (เล็ปตอนเป็นกลาง) (หรือที่เรียกว่า นิวทรืโน) เลปตอนที่มีประจุสามารถรวมกับอนุภาคอื่นกลายเป็น อนุภาคผสมหลายอย่าง เช่นอะตอมและโพซิโทรเนียม ในขณะที่นิวทริโนยากที่จะปฏิสัมพันธ์กับผู้อื่น ดังนั้นมันจึงยากที่จะถูกพบเห็น พวกเลปตอนที่รู้จักกันดีคือ อิเล็กตรอน มีเลปตอนอยู่ทั้งสิ้น 6 ชนิด (flavour) แยกเป็น 3 ชั่วรุ่น (generation) ชั่วรุ่นที่หนึ่งเรียกว่า เลปตอนอิเล็กตรอน ประกอบด้วยอิเล็กตรอน (e-) และอิเล็กตรอนนิวตริโน (Ve) ชั่วรุ่นที่สองคือ เลปตอนมิวออน ประกอบด้วย มิวออน (μ-) และ มิวออนนิวตริโน (Vμ) ชั่วรุ่นที่สามคือ เลปตอนเทา ประกอบด้วย เทา (อนุภาค) (T-) และ เทานิวตริโน (VT) อิเล็กตรอนมีมวลน้อยที่สุดในหมู่เลปตอนที่มีประจุทั้งหมด มิวออนและเทาที่หนักที่สุดจะเปลี่ยนอย่างรวดเร็วไปเป็นอิเล็กตรอนผ่านทางกระบวนการของการสลายอนุภาค ซึ่งเป็นการแปลงจากสถานะมวลมากไปเป็นสถานะมวลน้อย ดังนั้นอิเล็กตรอนจึงเสถียรและเป็นเลปตอนแบบมีประจุที่พบมากที่สุดในจักรวาล ในขณะที่มิวออนและเทาสามารถถูกสร้างขึ้นมาได้เพียงแต่ในการชนกันที่พลังงานฟิสิกส์ที่สูงเท่านั้น (เช่นพวกที่เกี่ยวกับรังสีคอสมิกและพวกที่เกิดขึ้นในเครื่องเร่งอนุภาค เลปตอนมีคุณสมบัติที่เป็นเนื้อแท้หลายอย่าง รวมทั้ง ประจุไฟฟ้า สปิน และ มวล อย่างไรก็ตาม มันแตกต่างจากควาร์ก เพราะไม่อยู่ภายใต้ อันตรกิริยาอย่างเข้ม แต่อาจอยู่ภายใต้อันตรกิริยาพื้นฐานอื่นอีกสามอย่าง ซึ่งได้แก่ แรงโน้มถ่วง แรงแม่เหล็กไฟฟ้า (ไม่รวมพวกนิวทริโนซึ่งเป็นกลางทางไฟฟ้า) และ อันตรกิริยาอย่างอ่อน สำหรับทุกเฟลเวอร์ของเลปตอน พวกมันมี ปฏิยานุภาค เรียกว่า ปฏิเลปตอน ที่แตกต่างกันเฉพาะบางส่วนของคุณสมบัติ ซึ่งปฏิเลปตอนจะมี 'ขนาดเท่ากันแต่เครื่องหมายตรงข้าม' และบางทฤษฎีกล่าวว่านิวทริโนอาจเป็นตัวปฏิปักษ์ของมันเอง ซึ่งปัจจุบันยังไม่มีใครรู้ว่าเป็นเช่นนั้นจริงหรือไม่ เลปตอนที่มีประจุตัวแรกคือ อิเล็กตรอน ถูกตั้งทฤษฎีในกลางศตวรรษที่ 19 โดยนักวิทยาศาสตร์หลายคน และถูกค้นพบในปี 1897 โดย J. J. Thomson. เลปตอนตัวต่อมาที่ถูกค้นพบคือมิวออน โดย Carl D. Anderson ในปี 1936 ซึ่งในขณะนั้นถูกระบุว่าเป็นมีซอน การศึกษาต่อมาพบว่า มิวออนไม่มีคุณสมบัติของมีซอนอย่างที่คาดไว้ แต่ประพฤฒิตัวเหมือนอิเล็กตรอน เพียงแต่มีมวลมากกว่า ต้องใช้เวลาถึงปี 1947 เพื่อให้ได้หลักการของ "เลปตอน" ว่าเป็นครอบครัวหนึ่งของอนุภาคที่จะถูกนำเสนอ นิวทริโน และ อิเล็กตรอนนิวทริโน ถูกนำเสนอโดย Wolfgang Pauli ในปี 1930 เพื่ออธิบายลักษณะที่แน่นอนของ การสลายให้อนุภาคบีตา มันถูกสังเกตเห็นในการทดลองของ Cowan–Reines ที่ดำเนินการโดย Clyde Cowan และ Frederick Reines ในปี 1956. มิวออนนิวทริโน ถูกค้นพบในปี 1962 โดย Leon M. Lederman, Melvin Schwartz และ Jack Steinberger, และ เทา ถูกค้นพบระหว่างปี 1974 ถีงปี 1977 โดย Martin Lewis Perl และเพื่อนร่วมงานจาก Stanford Linear Accelerator Center และ Lawrence Berkeley National Laboratory. ขณะที่ เทานิวทริโน เพิ่งถูกประกาศการค้นพบ เมื่อ กรกฎาคม 2000 โดย DONUT collaboration จาก Fermilab เลปตอนเป็นชิ้นส่วนสำคัญใน แบบจำลองมาตรฐาน อิเล็กตรอนเป็นองค์ประกอบของอะตอม เคียงข้างกับ โปรตอน และ นิวตรอน ขณะที่ อะตอมแปลก ซึ่งมีมิวออนและเทา แทนที่จะเป็นอิเล็กตรอน สามารถถูกสังเคราะห์ขึ้นได้ เช่นเดียวกับอนุภาค เลปตอน-ปฏิเลปตอน เช่น โพซิโทรเนียม.

ฟิสิกส์ของอนุภาคและเลปตอน · ฮิกส์โบซอนและเลปตอน · ดูเพิ่มเติม »