Atomaltı partiküller (parçacıklar), bağımsız olarak ömürleri çok kısa olduğu için normal şartlar
altında gözlemlenemezler. Bu amaçla oluşturulan parçacık hızlandırıcısı denilen
dev düzeneklerde, yüksek elektriksel alan etkisi ile hızlandırılmış
parçacıkların magnetik alan etkisi ile odaklanarak çarpıştırılması ile ortaya
çıkan farklı partiküller incelenebilir hale getirilmeye çalışılır. Bu
işlemlerin yapılmasında ve yaratılan çarpışmalarda ortaya çıkan enerji
miktarları çok büyük olduğundan parçacık fiziği yüksek enerji fiziği olarak da
adlandırılır. Parçacıkları ve etkileşimlerini açıklayan güncel kurama Standart
Model (SM) adı verilir. SM'in en büyük başarısı atom altı parçacıkların
özellikleri ile aralarındaki etkileşmelerine ait gözlenebilir nicelikleri büyük
bir hassasiyetle tahmin edebilmesidir.
Atomaltı partiküller iki tiptir: Elementer (temel) partiküller
ve kompozit partiküller.
Statistik
Sınıflandırma: Kuantum mekaniğinde spin statistik teoremi, bir partikülün
uyduğu partikül statistiğiyle ilişkilidir. Bir partikülün spini onun aslını
yansıtır. Tüm partiküller ya tam spine, veya yarım-tam (yani, ½, 3/2, 5/2, ..
gibi) spine sahiptir. Spin statistik teoremine göre:
·
Özdeş tam-spinli partiküllerin bulunduğu bir
sistemin dalga fonksiyonu, herhangi iki partikülün konumlarının değiştokuş
olması halinde aynı değere sahiptir; bu tür dalga fonksiyonları simetrik
partiküllere bozonlar denir
·
Özdeş yarım-tam-spinli partiküllerin bulunduğu
bir sistemin dalga fonksiyonunun, iki partikül değiştokuş olduğunda işareti
değişir; bu tür dalga fonksiyonları antisimetrik partiküllere fermiyonlar denir
Diğer bir deyişle, herhangi bir atomaltı partikül, 3-boyutlu
uzayda kuantum mekaniğine uyan bir partikül gibi ya bir bozondur (tam sayı spin)
veya bir fermiyondur (yarım-tam sayı).
Kompozisyona Göre
Sınıflandırma: Atomaltı partiküller, atomdan daha küçük olan parçacıklar
olarak tanımlanır; bu parçacıkları ve etkileşimlerini parçacık fiziği ve
nükleer fizik inceler. Atomaltı parçacıklar iki tiptir: Elementer (temel)
parçacıklar ve kompozit parçacıklar (Şekil-1). Bu partiküllerin etkileşimlerini
partikül fiziği ve nükleer fizik inceler.
Partiküller ve kuvvetler birleşerek kompozit partiküller ve
birleşik kuvvetleri oluştururlar; bu oluşumlar Şekil-2’de şematik olarak
gösterilmiştir.
Kompozit atomaltı partiküller (protonlar veya çekirdeklerde
olduğu gibi), iki veya daha fazla elementer partikülün bağlı halleridir.
Örneğin, bir proton iki yukarı kuark ve bir aşağı kuarktan oluşurken, helyum-4
çekirdeği iki proton ve iki nötron içerir. Nötronda iki aşağı kuark ve bir
yukarı kuark bulunur. Kompozit partiküller tüm hadronları kapsar; bunlar
baryonlar (protonlar ve nötronlar gibi) ve mezonlardır (pionlar ve kaonlar
gibi).
Şekil-1: Elementer partiküllerin sınıflandırılması ve elementer
partiküller ve kompozit partiküllerin içerdiği partikül türleri
Şekil-2: Elementer patiküller, kompozit partiküller ve kuvvetler
Şekil-3: Elementer atomaltı partiküller; bozonlar, hadronlar,
fermiyonlar
