Как устроена материя и чем различаются сильное и слабое взаимодействие
Элементарные частицы — неделимые части материального мира. Все частицы объединены в два класса: составляющие материи и переносчики взаимодействий.
К составляющим материи относятся кварки и лептоны.
Кварки участвуют в сильных взаимодействиях и образуют адроны. К адронам относятся протоны и нейтроны, из них строятся ядра атомов. Существует три поколения кварков, разные по массе. Самый легкий кварк первого поколения (u-кварк) стабилен, остальные быстро распадаются.
Лептон участвуют в слабых взаимодействиях. Они, как и кварки, образуют три поколения. В каждом поколении присутствует один заряженный и один нейтральный лептон (нейтрино). Самые изученные лептоны — электроны — окружают ядра атомов, участвуют в химических реакциях и во многом определяют свойства вещества.
Бозоны — переносчики взаимодействия.
Глюоны переносят сильное взаимодействие между кварками. Это взаимодействие настолько прочное, что в естественных условиях глюоны и кварки не находятся в свободном состоянии, а образуют связанные состояния — адроны.
W- и Z-бозоны переносят слабое взаимодействие. Оно ответственно за распад элементарных частиц и бета-распад атомных ядер. Например, нейтрон, испуская W-бозон, переходит в протон, а сам W-бозон распадается на пару лептонов.
Фотоны переносят электромагнитное взаимодействие. В этом взаимодействии участвуют все кварки и заряженные лептоны. Солнечный свет, люминесценция и лазерная указка существуют благодаря испусканию фотонов.
Гравитон — гипотетическая элементарная частица, квант гравитационного поля, ответственный за гравитационные взаимодействия, в которых участвуют и элементарные частицы, и целые планеты.
Бозон Хиггса играет двоякую роль: с одной стороны, он переносит взаимодействия между кварками и лептонами, а с другой — обеспечивает массу кварков, лептонов, W- и Z-бозонов. Чем сильнее частица взаимодействует с конденсатом поля Хиггса, тем больше масса.