Elementaarosakesete füüsika (2)

Ande Andekas-Lammutaja
Füüsika – Elementaarosakesete füüsika
Vastastikmõjud e. interaktsioonid on jõud, mis osakeste vahel valitsevad. Jagunevad gravitatsioonijõuks (kõige nõrgem, toimib kõigi osakeste vahel vastavalt massile, on nii nõrk, et üksikute osade juures pole tema toimet võimalik mõõta, mõjub kuitahes kaugele ning alati tõmbavalt), elektromagnetiliseks jõuks (omane kõigile elektriliselt laetud osakestele), tugevaks vastastikmõjuks (hoiab koos kvrake, väga lühikese mõjuraadiusega) ning nõrgaks vastastikmõjuks (lühikese mõjuraadiusega, ei toimi footonis, tingib raskemate osakeste lagunemise kergemateks). Mateeriaosakesed on fundamentaalosakeste põhiosa, jagunevad leptoniteks (saavad esineda ka vabade osakestena ; elektronneutriino ve, elektron e-, müü- neutriino vμ, müüon μ, tau-neutriino vτ, tau- lepton τ) ja kvarkideks (tugeva vastastikmõjuga, ei saa eksisteerida vabade osakestena, on alati kolmekaupa ühinenud, laeng täisarvuline; u, d, c, s, t, b). Värvilaeng on tugev laeng, tähistatakse P (punane), K (kollane), S (sinine),
(roheline),
(lilla),
(oranž). Kõik elementaarosakesed on valged, kõik kvargid värvilised. Igale fundamentaalosakesele vastab samasuguste omaduste, ent vastandmärgilise laenguga antiosake. Kui osake kohtub oma antiosakesega, siis nad annihileeruvad e. kaovad ära, mass muutub puhtaks energiaks – footoniks. Kvarkide arv miinus antikvarkide arv on jääv. Kui osakese moodustavad kaks kvarki, tekib värviline meson (ebastabiilne, laguneb mõne aja pärast). Vaheosakesed on footon e valgusosake e valguskvant (puudub seisumass, ainest footoni välja kiirgamisel hakkab ta kohe liikuma valguskiirusega ühtlaselt sirgjooneliselt, suurte masside läheduses kõverdub ka valguskiire trajektoor ) ning gluoon (ei oma elektrilaengut ega seisumassi, värviline, kannab üht värvi ja üht antivärvi, põhjustab tugevat vastastikmõju). Virtuaalne osake suudab jäävaid füüsikalisi suurusi kahe ruumipunkti vahel nii üle kanda, et ta ise pole jäävuse seadusega seotud. Kosmilised kiired koosnevad 86% prootonitest, 13% heeliumist ja 1% rasketest radioaktiivsetest elementidest, neist tekivad ümber Maa kiirgusvööd. Kiirendatakse laetud osakesi (elektrone ja prootoneid), vahel ka nende antiosakesi. Kiirendamine toimub kõrgvaakumis, et vältida põrkeid õhu osakestega. Kiirendi põhiosaks on pikk õhutühi toru. Kiirendamine toimub tugevas elektriväljas, raadiolaine liigub osakestega sama kiirusega. Osakesi hoiavad koos tugeva magnetväljaga magnetläätsed. Kollaideritena ehitatud kiirendites põrkuvad kaks kiirendatud osakeste kimpu, reaktsioonis vabanev energia on u tuhat korda suurem kui kiirendatud osakeste põrkamisel vastu paigalseisvat märklauda. Lineaarkiirendi on sirge kiirendi, tsükliline ringikujuline. Osakeste detektor on hiiglaslik ehitus, mis koosneb kümnetest eri tüüpi detektoritest. Detektorid võimaldavad osakeste trajektoore näha, pildistada ja mõõta. Ionisatsioonikamber registreerib osakeste läbilennu. Tiivkamber annab trajektoori punktidest kaks koordinaati. Detektorid on paigutatud tugevasse magnetvälja, et osakese trajektoor kõverduks. Infot saame osakese laengu, massi ja impulsi kohta. Osakesi saab „näha“ sähvatuste meetodi, Geiger-Mülleri loenduri, Wilsoni kambri, emulsiooni meetodi, mullikambri abil.
FE – elektromagneetiline jõud
FG – gravitatsioonijõud
G – 6,7*10-11 Nm2/kg2
m – mass
q – laeng
r – keskpunktide vahekaugus