Ogled vira Fizika osnovnih delcev

'''Fízika osnovnih délcev''' je veja [[fizika|fizike]], ki se ukvarja z osnovnimi gradniki [[snov]]i in [[sevanje|sevanja]] ter [[interakcija]]mi med njimi. Pogosto se zanjo uporablja tudi izraz [[fizika visokih energij]] (»visoke energije« se nanašajo na [[energija|energijo]] interakcij; v režimu nizkih energij opisujemo kvazidelce v [[fizika trdne snovi|fiziki trdne snovi]] in [[fizika kondenzirane snovi|fiziki kondenzirane snovi]]).

Strogo gledano je izraz ''delec'' nekoliko zavajajoč. Predmet preučevanja fizike delcev so delci, za katere veljajo zakonitosti [[kvantna mehanika|kvantne mehanike]], in kot taki izražajo [[delčnovalovna dualnost|delčnovalovno dualnost]] – pri nekaterih poskusih se obnašajo kot delci, pri drugih kot [[valovanje]]. V teoriji se jih ne opisuje niti kot delce, niti kot valovanje, ampak kot [[vektor (matematika)|vektorje]] stanja v abstraktnem [[Hilbertov prostor|Hilbertovem prostoru]], kar opisuje [[kvantna teorija polja]]. Skladno z rabo v fiziki delcev se bo za predmete, kot so [[elektron]] ali [[foton]], uporabljalo izraz [[osnovni delec]] in se pri tem zaveda, da ima »delec« tudi valovne značilnosti.

Sodobna fizika delcev preučuje delce, manjše od [[atom]]a. To so sestavni deli atoma, kot [[elektron]], [[proton]] in [[nevtron]] (proton in nevtron sta pravzaprav tudi sama sestavljena iz po treh [[kvark]]ov), pa tudi delce, ki nastajajo pri [[jedrski razpad|jedrskih razpadih]] in [[sipanje|sipanju]], kot denimo foton, [[nevtrino]] ali [[mion]]. Mnogih od odkritih delcev v [[narava|naravi]] ne najdemo prostih, ampak nastanejo pri trkih zelo hitrih delcev, pospešenih v [[pospeševalnik]]ih.

Vse do zdaj odkrite delce opiše kvantna teorija polja, imenovana [[standardni model]], ki jo pogosto opisujejo kot največji dosežek fizike delcev. Model vsebuje 47 vrst osnovnih delcev, med katerimi nekateri nadalje tvorijo sestavljene delce, s čimer lahko opišemo na stotine delcev, manjših od atoma, ki so jih odkrili od 60. let [[20. stoletje|20. stoletja]] dalje. Standardni model se ujema z bolj ali manj vsemi dosegljivimi eksperimentalnimi podatki. Kljub temu večina [[fizik]]ov, ki se ukvarja s fiziko delcev, meni, da predstavlja le nepopolni opis narave, in da ga bo sčasoma nadomestila splošnejša teorija. Meritve [[masa|mase]] nevtrinov v zadnjih letih predstavljajo prve eksperimentalne podatke, ki odstopajo od standardnega modela.

Fizika delcev je imela velik vpliv na [[filozofija znanosti|filozofijo znanosti]]; veliko [[filozofija#Filozofi in filozofija|filozofov]], pa tudi fizikov, je kritiziralo [[redukcionizem|redukcionistične zamisli]] fizike delcev.
[[File:Particle overview.svg|thumb|259x259px]]
== Zgodovina ==

Zamisel, da je [[snov]] sestavljena iz osnovnih delcev, izvira vsaj iz [[6. stoletje pr. n. št.|6. stoletja pr. n. št.]] Filozofsko doktrino »atomizma« so zagovarjali [[Antična Grčija|antični grški]] filozofi kot [[Levkip]], [[Demokrit]] in [[Epikur]]. Čeprav je tudi [[Isaac Newton]] v [[17. stoletje|17. stoletju]] verjel, da je snov sestavljena iz delcev, pa je šele [[John Dalton]] leta [[1802]] prvi formalno izrazil, da je vse sestavljeno iz drobnih atomov.

[[periodni sistem elementov|Periodni sistem]] [[Dimitrij Mendeljejev|Dimitrija Mendeljejeva]] iz leta [[1869]] je pomagal utrditi ta pogled na naravo, ki je prevladoval skozi vse [[19. stoletje]]. [[Joseph John Thompson]] je bil prvi, ki je odkril, da atom sestavljajo lažji [[elektron]]i in težji [[proton]]i, [[Ernest Rutherford]] pa prvi, ki je s [[sipanje]]m ugotovil, da so protoni zbrani v kompaktnem [[atomsko jedro|atomskem jedru]]. Da bi razložili neujemanje med [[vrstno število|atomskim številom]] in [[masno število|masnim številom]], so jedro sprva poskusili razložiti s protoni in vezanimi elektroni, kasneje pa so ugotovili, da jedro poleg protonov sestavljajo tudi [[nevtron]]i.

Raziskave [[fizika jedra|fizike jedra]] in [[kvantna mehanika|kvantne mehanike]] v 20. stoletju so dosegle vrh z dokazi [[jedrska cepitev|razcepa jedra]] in [[jedrsko zlivanje|jedrskega zlivanja]], ter s tem odprli celo novo področje ustvarjanja ene vrste atomov iz drugih. [[alkimija|Alkimistični]] sen o pretvarjanju [[svinec|svinca]] v [[zlato]] je s tem postal teoretično mogoč (čeprav ekonomsko nesmiseln). Te teorije so pravilno predvidele tudi možnost [[jedrsko orožje|jedrskega orožja]].

V poskusih s sipanjem v 1950-ih in 1960-ih so odkrili nepregledno množico novih, pretežno kratkoživih delcev, kar so nekateri poimenovali kar »živalski vrt delcev«. Strokovni izraz je postal neustrezen po določitvi [[standardni model|standardnega modela]] v [[1970.|1970-ih]], ki je množico delcev razložil kot kombinacije razmeroma majhnega števila osnovnih delcev.

== Standardni model elektrošibke in močne interakcije ==

Trenutno stanje razvrstitve osnovnih delcev imenujemo »[[standardni model]]«. Opisuje [[močna jedrska sila|močno]], [[šibka jedrska sila|šibko]] in [[elektromagnetna interakcija|elektromagnetno]] osnovno silo, ki jih posredujejo [[umeritveni bozon]]i. Slednji so [[foton]], bozoni [[Bozoni W in Z|W<sup>-</sup>, W<sup>+</sup>]] in [[Bozoni W in Z|Z]] ter [[gluon]]i. Model poleg tega vsebuje še 24 osnovnih delcev, ki so osnovni gradniki [[snov]]i. Nazadnje predvideva tudi vrsto bozona, imenovano [[Higgsov bozon]], ki pa še ni bila eksperimentalno potrjena.

== Eksperimentalna fizika osnovnih delcev ==

Sodobna eksperimentalna fizika delcev zahteva gradnjo velikih in dragih [[pospeševalnik]]ov, ki jih navadno zgradijo s sodelovanjem več držav. Največja središča eksperimentalne fizike delcev so:

* [[Brookhaven National Laboratory]], v [[Long Island]]u, [[Združene države Amerike|ZDA]]. Glavni objekt je [http://www.rhic.bnl.gov Relativistic Heavy Ion Collider, relativistični trkalnik težkih ionov], kjer trkajo [[težki ion|težke ione]] kot npr. [[zlato|Au]] in [[proton]]e.
* [http://www.inp.nsk.su Budker Institute of Nuclear Physics (Novosibirsk, Rusija)]
* [[Evropska organizacija za jedrske raziskave|CERN]], na francosko-švicarski meji blizu [[Ženeva|Ženeve]]. Glavna pogona sta [http://cern.web.cern.ch/CERN/Divisions/SL/lep2page.html LEP] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20001020231359/http://cern.web.cern.ch/CERN/Divisions/SL/lep2page.html |date=2000-10-20 }} (Large Electron Positron collider, veliki trkalnik elektronov in pozitronov, zdaj že razdrt) in [[Veliki hadronski trkalnik|Veliki trkalnik hadronov]]
* [[DESY]], v [[Hamburg]]u, [[Nemčija]]. Glavni objekt je HERA, kjer trkajo [[elektron]]e in [[proton]]e.
* [http://www.kek.jp/intra-e/ KEK] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120120035654/http://www.kek.jp/intra-e/ |date=2012-01-20 }}, raziskovalni center v Tsukubi na [[japonska|Japonskem]].
* [[SLAC]], (Stanford Linear Accelerator, Stanfordski linearni pospeševalnik) Palo Alto, [[Združene države Amerike|ZDA]]. Glavni pogon je PEP-II, kjer trkajo [[elektron]]e in [[pozitron]]e.
* [[Fermilab]], pri [[Chicago|Chicagu]], [[Združene države Amerike|ZDA]]. Glavni pogon je Tevatron, kjer trkajo [[proton]]e in [[proton|antiprotone]].

Poleg naštetih je po svetu še veliko manjših [[pospeševalnik]]ov.

== Teoretična fizika osnovnih delcev ==

Na podlagi poskusov poskušajo teoretični fiziki razviti model, teoretično ozadje in matematična orodja, s katerimi bi lahko razumeli izide današnjih poskusov in predvideli izide novih. Trenutno je v uporabi [[standardni model]], za katerega pa že postaja jasno, da ne opisuje vseh pojavov, na primer mase nevtrinov. Ena od nalog teoretikov je tudi združitev splošne teorije relativnosti in kvantne mehanike, ki je zaenkrat še nedosegljiva. 

Znani pristopi posegajo na področje [[teorija strun|teorije strun]] in membran, ki namesto delcev za osnovne gradnike snovi jemljejo nihanja strun ali membran. 

Znanstveniki si prizadevajo postaviti veliko teorijo poenotenja, ki bi združila vse štiri osnovne sile v eno, končni cilj pa je tako imenovana [[teorija vsega]], ki bi popolnoma pojasnila in povezala vse fizikalne pojave.

== Ugovori proti redukcionistični naravi fizike delcev ==

Tudi znotraj fizike se pojavljajo ugovori ob ekstremnem redukcionističnem pristopu fizike delcev, ki poskuša vse pojasniti z osnovnimi delci in interakcijami med njimi. Tovrstne ugovore navadno sprožajo raziskovalci [[fizika trdne snovi|fizike trdne snovi]]. Ti ne ugovarjajo veljavnosti standardnega modela, poudarjajo pa, da eksperimentalno preverjanje in izboljševanje modela ni niti približno tako pomembno kot preučevanje značilnosti, ki izhajajo iz medsebojne interakcije večjega števila atomov ali [[molekula|molekul]]. Ti kritiki trdijo, da tudi popolno poznavanje osnovnih delcev ne bo dalo popolnega razumevanja atomov in molekul, razumevanja, za katere menijo, da so za vsakdanje življenje pomembnejše.

Redukcionisti običajno odvračajo, da je ves napredek znanosti vključeval določeno mero [[redukcionizem|redukcionizma]].

== Fizika delcev in javna politika ==

Za sodobno eksperimentalno fiziko delcev so potrebni ogromni [[pospeševalnik]]i delcev, katerih gradnja stane na milijarde evrov ali dolarjev, večinoma proračunskega denarja. Raziskave v fiziki delcev zato neogibno vsebujejo tudi politiko in stike z javnostmi.

Mnogi namreč dvomijo, da mogoči napredek upravičuje porabljena sredstva, in trdijo, da fizika delcev odžira sredstva, ki bi jih lahko učinkoviteje uporabili pri pomembnejših raziskavah ali izobraževanju. Leta [[1993]] je ameriški kongres s podobnimi argumenti ustavil izgradnjo pospeševalnika [[Superprevodni supertrkalnik|SSC]], po tem, ko sta bili za njegovo gradnjo že porabljeni dve milijardi dolarjev. Mnogi raziskovalci, tako nasprotniki kot zagovorniki SSC, menijo, da je bila odločitev v dobršni meri povezana s koncem [[hladna vojna|hladne vojne]], s čimer znanstveno tekmovanje s [[Sovjetska zveza|Sovjetsko zvezo]] ni več moglo služiti kot argument za sredstva, porabljena za gradnjo SSC.

Nekateri v znanstveni srenji menijo tudi, da so na fiziko delcev negativno vplivali tudi [[demografija|demografski kazalci]]. Verjamejo, da vse starejša populacija v razvitih državah raje kot za osnovne raziskave fizike delcev, ki bodo morda obrodile uporabne rezultate v tehniki šele čez desetletja, usmerja javna sredstva za znanost na področje [[zdravstvo|zdravstva]], kjer so otipljivi rezultati na voljo prej. Povrh tega so mnogi nasprotniki SSC dvomili v sposobnost, da tako velik projekt financira ena sama država, in pripisujejo neuspeh SSC premajhni pripravljenosti za iskanje mednarodne podpore.

Zagovorniki eksperimentalne fizike delcev nasprotno trdijo, da [[bazična raziskava|bazične raziskave]] zaslužijo primerno financiranje, saj z njimi posredno pridobijo tudi druge veje znanosti. Poudarjajo, da gradnja pospeševalnikov danes zahteva mednarodno sodelovanje in dvomijo, da so sredstva, ki niso namenjena gradnji pospeševalnikov, v resnici porabljena za druge [[znanost|znanstvene]] ali [[izobraževanje|izobraževalne]] namene.

== Viri ==

* [[Janez Strnad]], ''Iz takšne so snovi kot sanje: od atomov do kvarkov'', Mladinska knjiga, Ljubljana, [[1988]]. {{COBISS|ID=3868160}}

== Zunanje povezave ==

* [http://www.kvarkadabra.net/index.html?/snov/teksti/fizika_delcev.htm Jure Zupan, Fizika osnovnih delcev, Kvarkadabra, 2000.] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20080915223023/http://www.kvarkadabra.net/index.html?%2Fsnov%2Fteksti%2Ffizika_delcev.htm |date=2008-09-15 }}
* [http://www.kvarkadabra.net/index.html?/snov/teksti/eksperiment_stoletja.html Tadej Mali, Eksperiment za novo tisočletje: O gradnji velikega hadronskega trkalnika, Kvarkadabra, 1999.] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20080915222950/http://www.kvarkadabra.net/index.html?%2Fsnov%2Fteksti%2Feksperiment_stoletja.html |date=2008-09-15 }}
* [http://library.advanced.org/10380/ Interaktivni sprehod skozi atom] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20060524063518/http://library.advanced.org/10380/ |date=2006-05-24 }}
* [http://ParticleAdventure.org Več podrobnosti in novice iz fizike delcev ]
* [http://www.singinst.org/GISAI/meta/glossary.html GISAI glossary, Yudkowsky] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20030803211520/http://www.singinst.org/GISAI/meta/glossary.html |date=2003-08-03 }}
* [http://www.bu.edu/wcp/Papers/Reli/ReliGrue.htm »Philosophy Redivivus? Science, Ethics, and Faith«]
* [http://www.schoolscience.co.uk/content/4/physics/particles/particlesdiscover1.html Zgodovina fizike delcev] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20091221052757/http://www.schoolscience.co.uk/content/4/physics/particles/particlesdiscover1.html |date=2009-12-21 }}
* Uvod v fiziko delcev (Matthew Nobes, [[Kuro5hin]]): [http://www.kuro5hin.org/story/2002/5/1/3712/31700 Part 1], [http://www.kuro5hin.org/story/2002/5/14/19363/8142 Part 2], [http://www.kuro5hin.org/story/2002/7/15/173318/784 Part 3a], [http://www.kuro5hin.org/story/2002/8/21/195035/576 Part 3b]

{{-}}

{{fizika-navigacija}}

[[Kategorija:Splošna področja fizike]]
[[Kategorija:Jedro in osnovni delci]]
[[Kategorija:Fizika osnovnih delcev| ]]
{{normativna kontrola}}