Kluczowa różnica między cząstkami fundamentalnymi a cząstkami elementarnymi polega na tym, że cząstki fundamentalne są podstawowymi składnikami materii, podczas gdy cząstki elementarne są najmniejszymi znanymi elementami budulcowymi wszechświata.
Często używamy nazw cząstek podstawowych i cząstek elementarnych jako synonimów. Istnieje jednak różnica między cząstkami fundamentalnymi a cząstkami elementarnymi, ponieważ termin cząstka fundamentalna jest używany głównie do kwarków, podczas gdy termin cząstka elementarna jest używany do wszystkich najmniejszych znanych cząstek.
Czym są cząstki podstawowe?
Cząstki fundamentalne lub kwarki są główną kategorią cząstek elementarnych i są podstawowym składnikiem materii. Ogólnie rzecz biorąc, cząstki te silnie oddziałują ze sobą poprzez silne oddziaływanie jądrowe, tworząc kombinacje kwarków. Te kombinacje możemy nazwać Hadronami. Jednak izolowane kwarki nie istnieją obecnie w naszym wszechświecie. Dlatego rozsądnie jest powiedzieć, że wszystkie kwarki w tym wszechświecie są w jakiejś formie hadronów. (Najczęstsze i najbardziej znane typy hadronów to protony i neutrony).
Rysunek 01: Kwarki
Ponadto, cząstki kwarkowe mają wewnętrzną właściwość zwaną liczbą barionową. Wszystkie te cząstki mają liczbę barionową 1/3, a antykwarki mają liczbę barionową -1/3. Co więcej, w reakcji z udziałem cząstek elementarnych ta właściwość, znana jako liczba barionowa, jest zachowana.
Oprócz tego, cząstki kwarkowe mają jeszcze jedną właściwość zwaną smakiem. Istnieje numer, który jest przypisany do oznaczenia smaku cząstki, znany jako numer smaku. Smaki są określane jako Upness (U), Downness (D), Strangeness (S) i tak dalej. Kwark górny ma wzniosłość +1, podczas gdy 0 dziwności i w dół.
Czym są cząstki elementarne?
Cząstki elementarne to cząstki subatomowe, które nie mają podstruktury. Oznacza to, że te cząstki nie mogą być dalej dzielone na inne cząstki. Do głównych cząstek elementarnych należą fermiony (które występują w dwóch rodzajach jako cząstki materii i antymaterii) oraz bozony. Jeśli istnieje cząstka, która zawiera dwie lub więcej cząstek elementarnych, możemy je nazwać cząstkami złożonymi. Wszystkie cząstki elementarne to bozony lub fermiony.
Rysunek 2: Cząstki elementarne
Bozony to rodzaj cząstek elementarnych o spinie całkowitym. Cząsteczki te nie są ograniczone przez zasadę wykluczania Pauliego. Ponadto możemy opisać rozkład energii cząstek bozonów za pomocą statystyk Bosego-Einsteina.
Fermiony to inny rodzaj cząstek elementarnych o obrocie połówkowym. Dlatego te cząstki są ograniczone przez zasadę wykluczenia Pauliego. W przeciwieństwie do bozonów, dwa fermiony nie mogą jednocześnie zajmować tego samego stanu kwantowego. Jeśli wiele fermionów ma ten sam rozkład prawdopodobieństwa przestrzennego, to przynajmniej spin każdego fermionu różni się od siebie. Co więcej, fermiony to cząstki, które tworzą materię.
Jaka jest różnica między cząstkami podstawowymi a cząstkami elementarnymi?
Kluczowa różnica między cząstkami fundamentalnymi a cząstkami elementarnymi polega na tym, że cząstki fundamentalne są kwarkami lub podstawowymi składnikami materii, podczas gdy cząstki elementarne są najmniejszymi znanymi budulcami wszechświata. Cząstki podstawowe to kwarki, a cząstki elementarne to bozony lub fermiony.
Co więcej, cząstki fundamentalne mają ładunek kolorowy, podczas gdy cząstki elementarne mogą mieć ładunek kolorowy lub nie. Jest to więc kolejna różnica między cząstkami fundamentalnymi a cząstkami elementarnymi.
Poniższa infografika porównuje obie cząstki obok siebie, aby łatwo odróżnić cząstki fundamentalne od cząstek elementarnych.
Podsumowanie – cząstki podstawowe a cząstki elementarne
Chociaż często używamy nazw cząstek fundamentalnych i cząstek elementarnych jako synonimów, istnieje różnica między cząstkami fundamentalnymi a cząstkami elementarnymi. Kluczowa różnica między cząstkami fundamentalnymi a cząstkami elementarnymi polega na tym, że cząstki fundamentalne to kwarki, które są podstawowym składnikiem materii, podczas gdy cząstki elementarne są najmniejszymi znanymi budulcami wszechświata.
