Posted by ჩვენი წარმოდგენა მატერიის ბაზური სტრუქტურის შესახებ თანდათანობით ვითარდებოდა. ნივთიერების აღნაგობის ატომურმა თეორიამ გვიჩვენა, რომ სამყაროში ყველაფერი ისე არ არის მოწყობილი, როგორც ერთი შეხედვით შეიძლება მოგვეჩვენოს. მთელი ХХ საუკუნე, ატომის სტრუქტურის აღმოჩენის მერე, მეცნიერთა ძალისხმევა ატომის ბირთვის სტრუქტურის საიდუმლოს ამოხსნზე იყო ფოკუსირებული (ბორის ატომი).
თავდაპირველად, ფიქრობდნენ, რომ ატომი მხოლოდ ორი ტიპის ნაწილაკებისგან შედგებოდა – ნეიტრონები და პროტონები. თუმცა, წინა საუკუნის 30-ანი წლების დასაწყისში, მეცნიერები სულ უფრო მეტ ექსპერიმენტულ მტკიცებულებებს ღებულობდნენ, რომლებიც ბორის ატომის კლასიკური მოდელის ჩარჩოებში ვერ აიხსნებოდა. ამის გამო, მენციერები იმ დასკვნამდე მივიდნენ, რომ ატომის ბირთვი წარმოადგენს დინამიურ სისტემას სხვადასხვაგვარი ელემენტარული ნაწილაკებისა, რომელთა სწრაფი გაჩენა, ურთიერთქმედება და დაშლა უმნიშვნელოვანეს როლს თამაშობს ატომურ პროცესებში. მომდევნო წლებში, ელემენტარული ნაწილაკების შესწავლა ფიზიკის უმთავრეს ამოცანად გადაიქცა.
ელემენტარული ნაწილაკების შესწავლის ძირითადი მეთოდი შემდეგში მდგომარეობს – ბირთვი, პროტონებისა და ელექტრონების მძლავრი სხივით იბომბება, მეცნიერები კი ატომის ნამსხვრევებს უყურებენ, რომლებიც შეჯახების შედეგად ჩნდება. ფარდობითობის თეორიის მიხედვით, სწრაფი ნაწილაკების კინეტიკური ენერგია, ცნობილი ფორმულის მიხედვით E = mc2, მასად შეიძლება გარდავქმნათ (რა არის ელექტრონვოლტი?), ასე რომ, ამ შეჯახებებში უამრავი ახალი ნაწილაკები შეძლება დაიბადოს (იბადებიან კიდეც).
წინა საუკუნის 30-ანი წლების დასაწყისიდან, სამიზნე-ბირთვზე კოსმოსური სხივების ზემოქმედებას სწავლობდნენ. კოსმოსური სხივები სწრაფი ნაწილაკების ნაკადებს წარმოადგენს (ძირითადად პროტონების), რომლებიც კოსმოსში მიმავალი პროცესების შედეგად ჩნდება და დედამიწის ატმოსფეროს მუდმივად ბომბავენ. ბუნებისაგან მოცემულ ამ მაღალენერგეტიულ საჩუქარს მენციერები კარგად იყენებდნენ. ელემენტარული ნაწილაკების ამჩქარებლებად წოდებული მოწყობილობების მშენებლობა წინა საუკუნის 50-ან წლებში დაიწყო, რომლებზეც მაღალენერგიული (თუმცა არა როგორც კოსმოსური სხივები) ელემენტარული ნაწილაკების მიღება ღილაკზე ერთი ხელის დაჭერით შეძლებოდა. მომდევნო ათწლეულებში კი 200-ზე მეტი ახალი ნაწილაკი იქნა აღმოჩენილი (ელემენტარული ნაწილაკების სტანდარტული მოდელი).
პროტონისა და ელექტრონის გამოკლებით, ყველა ეს ნაწილაკები არასტაბილურია, ანუ ძალიან მალე ისევ სხვა ელემენტარულ ნაწილაკებად იშლება (მათ შორის ნეიტრონიც – სიცოცხლის ხანგრძლივობა ატომს გარეთ მოხვედრის შემთხვევაში: ~14,8 წთ). მიუხედავად ამისა, შიდაბირთვულ პროცესებში მონაწილეობის მისაღებად ნაწილაკს, ბირთვის ფარგლებში გადაადგილებისას, თავისი არსებობის მიზერული დროც ჰყოფნის.
ელემენტარული ნაწილაკები ორ კლასად იყოფა:
ლეპტონები (ბერძნ – მსუბუქი)
ესენი ელექტრონისმაგავრი ნაწილაკებია, შიდაბირთვულ პროცესებში მონაწილეობას არ იღებენ. დღეისათვის 6 ასეთი ნაწილაკია ცნობილი. ერთ-ერთ ასეთ ოჯახს, ელექტრონთან ერთად, მიუონები და ტაუ-ნაწილაკები მიეკუთვნება, რომლებიც ელექტრონებს ჰგავს, თუმცა უფრო მასიურები არიან. ორივე მძიმე ნაწილაკი არასტაბილურია და გარკვეული დროის მერე სხვა ნაწილაკებად იშლება, მათ შორის ელექტრონებადაც. ასევე, სამი ნეიტრალური ნაწილაკიც გვაქვს, ნულოვანი მასით (ან ნულთან ახლოს, მეცნიერები საერთო დასკვნამდე ვერ მივიდნენ) — ელექტრონული ოჯახის სამი ნეიტრინო.
ადრონები (ჰადრონები – ძლიერი, დიდი)
ამათ რიცხვს ატომის ბირთვში არსებული ნაწილაკები მიეკუთვნება. ყველაზე ცნობილი მათ შორის – პროტონი და ნეიტრონი, ასეულობით სწრაფად შლადი “ნათესავებით”. პროტონის გარდა ყველა მათგანი არასტაბილურია. თუ რაიმე დაშლის შედეგად მიღებულ პროდუქტებს შორის პროტონიც არის, მას ბარიონს უწოდებენ (ბერძნ – მძიმე); თუ დაშლის პროდუქტთა შორის პროტონი არ არის, მაშინ ნაწილაკს მეზონს უწოდებენ (ბერძნ – შუალედური).
ატომური სამყაროს ქაოტური სურათი, რომელიც ყოველი ახალი ადრონის გაჩენით რთულდებოდა, კვარკების კონცეფციის გაჩენით შეიცვალა (არომატული კვარკები:)). კვარკული მოდელის თანახმად, ყველა ადრონი (არა ლეპტონები) კიდევ უფრო ელემენტარული ნაწილაკებისგან შედგება. ბარიონი სამი კვარკისგან შედგება, ხოლო მეზონი, ორი, კვარკ-ანტიკვარკული წყვილებისგან (ანტიმატერია).
ზემოთ ნახსენები ელემენტარული ნაწილაკები ატომური ბირთვის სამშენებლო მასალას წარმოადგენს, პატარა აგურებს, რომლებითაც სამყაროა აგებული. ნაწილაკთა სხვა ჯგუფს მიეკუთვნება ბოზონები (მათ შორის ფოტონი). ისინი ურთიერთქმედების გადამტანებია და ნაწილაკებს ერთად აკავებს (უნივერსალური თეორიები), თავისებური ცემენტი, რომელიც სამყაროს ამაგრებს.