Fjala atom do të thotë "i pandashëm". Ajo u prezantua nga filozofët grekë për të treguar grimcat më të vogla nga të cilat, sipas idesë së tyre, përbëhet materia.

Fizikanët dhe kimistët e shekullit të nëntëmbëdhjetë miratuan termin për grimcat më të vogla të njohura prej tyre. Edhe pse ne kemi qenë në gjendje të "ndajmë" atomet për një kohë të gjatë dhe e pandashmja ka pushuar së qeni e pandashme, megjithatë ky term është ruajtur. Sipas idesë sonë të tanishme, atomi përbëhet nga grimcat më të vogla, të cilat ne i quajmë grimcat elementare. Ka edhe grimca të tjera elementare që në fakt nuk janë pjesë integrale atomet. Ato zakonisht prodhohen duke përdorur ciklotrone të fuqishme, sinkrotrone dhe përshpejtues të tjerë të grimcave të krijuara posaçërisht për të studiuar këto grimca. Ato lindin gjithashtu kur rrezet kozmike kalojnë nëpër atmosferë. Këto grimca elementare prishen pas disa miliontë të sekondës, dhe shpesh në një periudhë edhe më të shkurtër kohore pas shfaqjes së tyre. Si rezultat i kalbjes, ato ose ndryshojnë, duke u shndërruar në grimca të tjera elementare, ose lëshojnë energji në formën e rrezatimit.

Studimi i grimcave elementare fokusohet në numrin gjithnjë në rritje të grimcave elementare jetëshkurtër. Edhe pse ky problem ka një rëndësi të madhe, në veçanti, sepse lidhet me ligjet më themelore të fizikës, megjithatë, studimi i grimcave aktualisht kryhet pothuajse i izoluar nga degët e tjera të fizikës. Për këtë arsye, ne do të kufizohemi në marrjen në konsideratë të vetëm atyre grimcave që janë përbërës të përhershëm të materialeve më të zakonshme, si dhe disa grimcave që janë shumë afër tyre. E para nga grimcat elementare të zbuluara në fund të shekullit të nëntëmbëdhjetë ishte elektroni, i cili më pas u bë një shërbëtor jashtëzakonisht i dobishëm. Në tubat e radios, rrjedha e elektroneve lëviz në vakum; dhe është duke rregulluar këtë rrjedhë që sinjalet e radios hyrëse përforcohen dhe shndërrohen në zë ose zhurmë. Në një televizor, tufa elektronike shërben si një stilolaps që përsërit menjëherë dhe me saktësi në ekranin e marrësit atë që shikon kamera e transmetuesit. Në të dyja këto raste, elektronet lëvizin në vakum, në mënyrë që, nëse është e mundur, asgjë të mos ndërhyjë në lëvizjen e tyre. Një tjetër veti e dobishme është aftësia e tyre, duke kaluar nëpër gaz, për ta bërë atë të shkëlqejë. Kështu, duke i lejuar elektronet të kalojnë nëpër një tub qelqi të mbushur me gaz me një presion të caktuar, ne e përdorim këtë fenomen për të prodhuar dritë neoni, e cila përdoret gjatë natës për të ndriçuar. qytete të mëdha. Dhe këtu është një takim tjetër me elektronet: rrufeja u ndez dhe një mori elektronesh, duke thyer trashësinë e ajrit, krijojnë një tingull rrotullues bubullimash.

Megjithatë, në kushte tokësore nuk ka relativisht numër i madh elektrone që mund të lëvizin lirshëm, siç e pamë në shembujt e mëparshëm. Shumica e tyre janë të lidhura mirë në atome. Meqenëse bërthama e një atomi është e ngarkuar pozitivisht, ajo tërheq elektronet e ngarkuara negativisht në vetvete, duke i detyruar ata të qëndrojnë në orbita që janë relativisht afër bërthamës. Një atom zakonisht përbëhet nga një bërthamë dhe një numër elektronesh. Nëse një elektron largohet nga një atom, ai zakonisht zëvendësohet menjëherë nga një elektron tjetër, të cilin bërthama atomike e tërheq me forcë të madhe nga mjedisi i tij i afërt.

Si duket ky elektron i mrekullueshëm? Askush nuk e ka parë dhe nuk do ta shohë kurrë; e megjithatë ne i njohim aq mirë vetitë e tij saqë mund të parashikojmë me shumë detaje se si do të sillet në situatat më të ndryshme. Ne e dimë masën e tij ("peshën") dhe ngarkesën e tij elektrike. E dimë që në shumicën e rasteve ai sillet sikur përballet me një shumë të vogël grimcë, në raste të tjera zbulon vetitë valët. Një teori jashtëzakonisht abstrakte, por në të njëjtën kohë shumë e saktë e elektronit u propozua në formën e saj përfundimtare disa dekada më parë nga fizikani anglez Dirac. Kjo teori na jep mundësinë të përcaktojmë se në cilat rrethana elektroni do të jetë më shumë si një grimcë dhe në cilat rrethana karakteri i tij valor do të mbizotërojë. Kjo natyrë e dyfishtë - grimca dhe vala - e bën të vështirë dhënien e një pasqyre të qartë të elektronit; prandaj, një teori që merr parasysh të dy këto koncepte dhe megjithatë jep një përshkrim të plotë të elektronit duhet të jetë shumë abstrakte. Por do të ishte e paarsyeshme të kufizohej përshkrimi i një fenomeni kaq të jashtëzakonshëm si elektroni në imazhe të tilla tokësore si bizelet dhe valët.

Një nga premisat e teorisë së Dirakut për elektronin ishte se duhet të ekzistojë një grimcë elementare që ka të njëjtat veti si elektroni, përveç se ajo është e ngarkuar pozitivisht dhe jo e ngarkuar negativisht. Në të vërtetë, një binjak i tillë elektronik u zbulua dhe u emërua pozitron. Është pjesë e rrezeve kozmike, dhe gjithashtu ndodh si rezultat i kalbjes së disa substancave radioaktive. Në kushte tokësore, jeta e një pozitroni është e shkurtër. Sapo është në afërsi të një elektroni, dhe kjo ndodh në të gjitha substancat, elektroni dhe pozitroni "shfarosen" njëri-tjetrin; ngarkesa elektrike pozitive e pozitronit neutralizohet ngarkesë negative elektron. Meqenëse, sipas teorisë së relativitetit, masa është një formë energjie, dhe meqenëse energjia është "e pathyeshme", energjia e përfaqësuar nga masat e kombinuara të elektronit dhe pozitronit duhet disi të ruhet. Këtë detyrë e kryen një foton (kuantum drite), ose zakonisht dy fotone, të cilët emetohen si pasojë e kësaj përplasjeje fatale; energjia e tyre është e barabartë me energjinë totale të elektronit dhe pozitronit.

Ne e dimë gjithashtu se procesi i kundërt po ndodh gjithashtu, një foton mundet, në kushte të caktuara, për shembull, duke fluturuar afër bërthamës së një atomi, të krijojë një elektron dhe një pozitron "nga asgjëja". Për një krijim të tillë, ai duhet të ketë një energji prej të paktën energji të barabartë, që korrespondon me masën totale të elektronit dhe pozitronit.

Prandaj, grimcat elementare nuk janë të përjetshme apo të përhershme. Të dy elektronet dhe pozitronet mund të vijnë dhe të shkojnë; megjithatë, energjia dhe ngarkesat elektrike që rezultojnë ruhen.

Me përjashtim të elektronit, grimca elementare e njohur për ne shumë më herët se çdo grimcë tjetër nuk është pozitroni, i cili është relativisht i rrallë, por protonështë bërthama e atomit të hidrogjenit. Ashtu si pozitroni, ai është i ngarkuar pozitivisht, por masa e tij është rreth dy mijë herë më e madhe se masa e pozitronit ose elektronit. Ashtu si këto grimca, protoni ndonjëherë shfaq veti valore, por vetëm në kushte jashtëzakonisht të veçanta. Fakti që natyra e tij valore është më pak e theksuar është në fakt një pasojë e drejtpërdrejtë e masës së saj shumë më të madhe. Natyra valore, e cila është karakteristike për të gjithë materien, nuk merr një rëndësi të madhe për ne derisa të fillojmë të punojmë me grimca jashtëzakonisht të lehta, siç janë elektronet.

Protoni është një grimcë shumë e zakonshme.Atomi i hidrogjenit përbëhet nga një proton, i cili është bërthama e tij, dhe një elektron, i cili rrotullohet rreth tij. Protoni është gjithashtu pjesë e të gjitha bërthamave të tjera atomike.

Fizikanët teorikë parashikuan se protoni, ashtu si elektroni, ka një antigrimcë. Hapja proton negativ ose antiproton, i cili ka të njëjtat veti si protoni, por është i ngarkuar negativisht, konfirmoi këtë parashikim. Përplasja e një antiprotoni me një proton i "shfaros" ata të dy në të njëjtën mënyrë si në rastin e një përplasjeje të një elektroni dhe një pozitroni.

Një grimcë tjetër elementare neutron, ka pothuajse të njëjtën masë si një proton, por është elektrikisht neutral (pa ngarkesë elektrike përgjithësisht). Zbulimi i tij në vitet tridhjetë të shekullit tonë - afërsisht njëkohësisht me zbulimin e pozitronit - ishte jashtëzakonisht i rëndësishëm për fizika bërthamore. Neutroni është pjesë e të gjitha bërthamave atomike (me përjashtim, natyrisht, të bërthamës së zakonshme të atomit të hidrogjenit, i cili është thjesht një proton i lirë); Kur një bërthamë atomike prishet, ajo lëshon një (ose më shumë) neutrone. Shpërthimi Bombë atomike ndodh për shkak të neutroneve të çliruara nga bërthamat e uraniumit ose plutoniumit.

Meqenëse protonet dhe neutronet formohen së bashku bërthamat atomike, të dyja quhen nukleone. Pas një kohe, një neutron i lirë shndërrohet në një proton dhe një elektron.

Jemi njohur me një grimcë tjetër të quajtur antineutron, i cili, si neutroni, është elektrikisht neutral. Ai ka shumë nga vetitë e një neutroni, por një nga ndryshimet themelore është se një antineutron zbërthehet në një antiproton dhe një elektron. Përplasja, neutroni dhe antineutron shkatërrojnë njëri-tjetrin,

Foton, ose kuantike e lehtë, një grimcë elementare jashtëzakonisht interesante. Duke dashur të lexojmë një libër, ndezim llambën. Pra, llamba e përfshirë gjeneron një numër të madh fotonesh që nxitojnë drejt librit, si dhe në të gjitha qoshet e tjera të dhomës, me shpejtësinë e dritës. Disa prej tyre, duke goditur muret, vdesin menjëherë, të tjerët përsëri dhe përsëri godasin dhe kërcejnë nga muret e objekteve të tjera, por pas më pak se një të milionta të sekondës nga momenti i shfaqjes, të gjithë vdesin, me përjashtim të disave. të cilët arrijnë të ikin nga dritarja dhe të rrëshqasin në hapësirë. Energjia e nevojshme për të gjeneruar fotone furnizohet nga elektronet që rrjedhin nëpër një llambë të ndezur; duke vdekur, fotonet ia japin këtë energji një libri ose objekti tjetër, duke e ngrohur atë ose në sy, duke shkaktuar stimulimin e nervave optikë.

Energjia e një fotoni, dhe si rrjedhim masa e tij, nuk mbetet e pandryshuar: ka fotone shumë të lehta së bashku me ato shumë të rënda. Fotonet që prodhojnë dritë të zakonshme janë shumë të lehta, masa e tyre është vetëm disa milionta e masës së një elektroni. Fotonet e tjera kanë një masë afërsisht të njëjtë me masën e një elektroni, dhe madje shumë më tepër. Shembuj të fotoneve të rënda janë rrezet x dhe rrezet gama.

Këtu rregull i përgjithshëm: sa më e lehtë të jetë grimca elementare, aq më shprehëse është natyra valore e saj. Grimcat elementare më të rënda - protonet - zbulojnë karakteristika relativisht të dobëta të valës; ato janë disi më të forta për elektronet; më të fortat janë ato të fotoneve. Në të vërtetë, natyra valore e dritës u zbulua shumë më herët se karakteristikat e saj korpuskulare. Ne e dimë se drita nuk është asgjë më shumë se lëvizja e valëve elektromagnetike që kur Maxwell e demonstroi atë gjatë gjysmës së dytë të shekullit të kaluar, por ishin Planck dhe Ajnshtajni në agimin e shekullit të njëzetë ata që zbuluan se drita gjithashtu ka karakteristika trupore, që ndonjëherë lëshohej në formën e "kuanteve" të veçanta, ose, me fjalë të tjera, në formën e një rryme fotonesh. Nuk mund të mohohet se është e vështirë të bashkojmë dhe shkrijmë së bashku në mendjet tona këto dy koncepte në dukje të ndryshme të natyrës së dritës; por mund të themi se, ashtu si "natyra e dyfishtë" e elektronit, konceptimi ynë për një fenomen kaq të pakapshëm si drita duhet të jetë shumë abstrakt. Dhe vetëm kur duam ta shprehim idenë tonë në terma të papërpunuar, ndonjëherë duhet ta krahasojmë dritën me një rrymë grimcash, fotonesh ose lëvizje valore të një natyre elektromagnetike.

Ekziston një lidhje midis natyrës korpuskulare të fenomenit dhe vetive të tij "valore". Sa më e rëndë të jetë grimca, aq më e shkurtër është gjatësia e valës përkatëse; sa më e gjatë të jetë gjatësia e valës, aq më e lehtë është grimca përkatëse. rrezet X, i përbërë nga fotone shumë të rënda, kanë përkatësisht gjatësi vale shumë të shkurtra. Drita e kuqe, e cila ka një gjatësi vale më të madhe se drita blu, përbëhet nga fotone më të lehta se fotonet e dritës blu. Valët elektromagnetike më të gjata që ekzistojnë - valët e radios - përbëhen nga fotone të vogla. Këto valë nuk shfaqin aspak vetitë e grimcave, natyra e tyre valore është karakteristika tërësisht dominuese.

Dhe së fundi, më e vogla nga të gjitha grimcat e vogla elementare është neutrino. Ai është i lirë nga ngarkesa elektrike dhe nëse ka ndonjë masë, atëherë është afër zeros. Me një ekzagjerim, mund të themi se neutrinoja është thjesht e lirë nga vetitë.

Njohuritë tona për grimcat elementare janë kufiri modern i fizikës. Atomi u zbulua në shekullin e nëntëmbëdhjetë dhe shkencëtarët e asaj kohe zbuluan një numër në rritje të lloje te ndryshme atomet; në mënyrë të ngjashme sot gjejmë gjithnjë e më shumë grimca elementare. Dhe megjithëse është vërtetuar se atomet përbëhen nga grimca elementare, nuk mund të presim që, për analogji, të gjendet, diçka elementare grimcat përbëhen nga grimca edhe më të vogla. Problemi me të cilin përballemi sot është shumë i ndryshëm dhe nuk ka asnjë shenjë se ne mund të ndajmë grimcat elementare. Përkundrazi, duhet shpresuar se do të tregohet se të gjitha grimcat elementare janë manifestime të një dukurie edhe më themelore. Dhe nëse do të ishte e mundur të vërtetohej kjo, ne do të ishim në gjendje të kuptonim të gjitha vetitë e grimcave elementare; mund të llogarisin masat e tyre dhe mënyrën se si ato ndërveprojnë. Janë bërë shumë përpjekje për t'iu qasur këtij problemi, i cili është një nga më të shumtët çështje të rëndësishme fizikës.

Nëse gjeni një gabim, ju lutemi theksoni një pjesë të tekstit dhe klikoni Ctrl+Enter.

Nuk ka një përkufizim të qartë të konceptit të "grimcës elementare"; zakonisht specifikohet vetëm një grup i caktuar vlerash sasive fizike duke karakterizuar këto grimca dhe disa nga vetitë e tyre dalluese shumë të rëndësishme. Grimcat elementare kanë:

1) ngarkesa elektrike

2) vrulli ose rrotullimi i duhur këndor

3) momenti magnetik

4) masa e vet - "masa e pushimit"

Në të ardhmen, mund të gjenden sasi të tjera që karakterizojnë grimcat, kështu që kjo listë e vetive kryesore të grimcave elementare nuk duhet të konsiderohet e plotë.

Megjithatë, jo të gjitha grimcat elementare (një listë e tyre është dhënë më poshtë) kanë një grup të plotë të vetive të mësipërme.Disa prej tyre kanë vetëm një ngarkesë dhe masë elektrike, por nuk kanë një rrotullim (pione dhe kaone të ngarkuar); grimcat e tjera kanë masë, spin dhe moment magnetik, por pa ngarkesë elektrike (neutron, hiperoni lambda); të tjerët kanë vetëm masë (pione neutrale dhe kaone) ose vetëm spin (fotone, neutrino). E detyrueshme për grimcat elementare është prania e të paktën një prej vetive të listuara më sipër. Vini re se grimcat më të rëndësishme të materies - rrjedhat dhe elektronet - karakterizohen nga një grup i plotë i këtyre vetive. Duhet theksuar se ngarkesa elektrike dhe rrotullimi janë veti themelore të grimcave të materies, d.m.th., vlerat e tyre numerike mbeten konstante në të gjitha kushtet.

GJERIMJA DHE ANTIGRIMJA

Çdo grimcë elementare ka të kundërtën e saj - "antigrimca". Masa, rrotullimi dhe momenti magnetik i grimcës dhe antigrimcës janë të njëjta, por nëse grimca ka ngarkesë elektrike, atëherë antigrimca e saj ka një ngarkesë të shenjës së kundërt. Protoni, pozitroni dhe antineutroni kanë të njëjtat momente magnetike dhe rrotullime, ndërsa elektroni, neutroni dhe antiprotoni kanë orientime të kundërta.

Ndërveprimi i një grimce me antigrimcën e saj ndryshon ndjeshëm nga ndërveprimi me grimcat e tjera. Ky ndryshim shprehet në faktin se një grimcë dhe antigrimca e saj janë në gjendje të asgjësohen, d.m.th., një proces në të cilin ato zhduken dhe në vend të tyre shfaqen grimca të tjera. Kështu, p.sh., si rezultat i asgjësimit të një elektroni dhe të një pozitroni, shfaqen fotone, protone dhe antiproton-pione etj.

JETËSORE

Stabiliteti nuk është një tipar i detyrueshëm i grimcave elementare. Vetëm elektroni, protoni, neutrinoja dhe antigrimcat e tyre, si dhe fotonet, janë të qëndrueshme. Pjesa tjetër e grimcave shndërrohen në të qëndrueshme ose drejtpërdrejt, siç ndodh, për shembull, me një neutron, ose përmes një zinxhiri transformimesh të njëpasnjëshme; për shembull, një pion negativ i paqëndrueshëm fillimisht kthehet në një muon dhe një neutrino, dhe më pas një muon shndërrohet në një elektron dhe një neutrino tjetër:

Simbolet tregojnë neutrinot "muon" dhe antineutrinot, të cilat janë të ndryshme nga neutrinot "elektronike" dhe antineutrinot.

Paqëndrueshmëria e grimcave vlerësohet nga kohëzgjatja e ekzistencës së tyre nga momenti i "lindjes" deri në momentin e kalbjes; të dyja këto pika në kohë janë shënuar nga gjurmët e grimcave në konfigurimet matëse. Në prani të një numri të madh vëzhgimesh të grimcave të një "lloji" të caktuar, llogaritet ose "jeta mesatare" ose gjysma e periudhës së kalbjes.

ju mund të llogarisni jetëgjatësinë mesatare (gjatë së cilës numri i grimcave zvogëlohet me një faktor) dhe gjysmën e jetës

(gjatë së cilës ky numër përgjysmohet).

Është interesante të theksohet se:

1) të gjitha grimcat e pangarkuara, përveç neutrinos dhe fotoneve, janë të paqëndrueshme (neutrinot dhe fotonet dallohen midis grimcave të tjera elementare në atë që nuk kanë masën e tyre të pushimit);

2) nga grimcat e ngarkuara, vetëm elektroni dhe protoni (dhe antigrimcat e tyre) janë të qëndrueshme.

Këtu është një listë e grimcave më të rëndësishme (numri i tyre vazhdon të rritet në kohën e tanishme) me tregues të emërtimeve dhe kryesore

Vetitë; ngarkesa elektrike zakonisht jepet në njësi elementare të masës - në njësi të spinit të masës së elektroneve - në njësi

(shih skanimin)

KLASIFIKIMI I Grimcave

Studimi i grimcave elementare tregoi se grupimi i tyre sipas vlerave të vetive kryesore (ngarkesa, masa, rrotullimi) është i pamjaftueshëm. Doli të ishte e nevojshme të ndaheshin këto grimca në "familje" thelbësisht të ndryshme:

1) fotonet, 2) leptonet, 3) mezonet, 4) barionet

dhe të prezantojë karakteristika të reja të grimcave që do të tregonin se një grimcë e caktuar i përket njërës prej këtyre familjeve. Këto karakteristika quhen në mënyrë konvencionale "ngarkesa" ose "numra". Ekzistojnë tre lloje të tarifave:

1) ngarkesa lepton-elektronike;

2) ngarkesa lepton-muon

3) ngarkesa e barionit

Vlerat numerike u jepen këtyre ngarkesave: dhe -1 (grimcat kanë një shenjë plus, antigrimcat kanë një shenjë minus; fotonet dhe mesonet kanë një ngarkesë zero).

Grimcat elementare u binden dy rregullave të mëposhtme:

çdo grimcë elementare i përket vetëm një familjeje dhe karakterizohet nga vetëm një nga ngarkesat (numrat) e mësipërm.

Për shembull:

Megjithatë, një grup i caktuar grimcash të ndryshme mund t'i përkasin një familjeje grimcash elementare; për shembull, grupi i barioneve përfshin protonin, neutronin dhe një numër të madh hiperonesh. Ne paraqesim ndarjen e grimcave elementare në familje:

leptonet "elektronike": Këto përfshijnë neutrinon elektron pozitron elektronik dhe antineutrinon elektronik

Leptone "muon": Këtu përfshihen muonet me ngarkesë elektrike negative dhe pozitive dhe neutrinot dhe antineutrinot muonore. Këto përfshijnë protonin, neutronin, hiperonet dhe të gjitha antigrimcat e tyre.

Ekzistenca ose mungesa e një ngarkese elektrike nuk lidhet me përkatësinë në asnjë nga familjet e listuara. Vihet re se të gjitha grimcat rrotullimi i të cilave është i barabartë me 1/2 kanë domosdoshmërisht një nga ngarkesat e mësipërme. Fotonet (që kanë një spin të barabartë me unitetin), mesonet - pionët dhe kaonët (spini i të cilëve është i barabartë me zero) nuk kanë as ngarkesa leptonike dhe as barione.

Ne te gjithe dukuritë fizike, në të cilën marrin pjesë grimcat elementare - në proceset e kalbjes; lindja, asgjësimi dhe shndërrimet e ndërsjella, - respektohet rregulli i dytë:

shumat algjebrike të numrave për çdo lloj ngarkese veç e veç mbahen gjithmonë konstante.

Ky rregull është i barabartë me tre ligje të ruajtjes:

Këto ligje nënkuptojnë gjithashtu se transformimet e ndërsjella midis grimcave që i përkasin familjeve të ndryshme janë të ndaluara.

Për disa grimca - kaone dhe hiperone - doli të ishte e nevojshme të futet gjithashtu një karakteristikë tjetër, e quajtur çuditshmëri dhe e shënuar me Kaonët, kanë hiperonet lambda dhe sigma - xi-hiperone - (shenja e sipërme për grimcat, shenja e poshtme për antigrimcat). Në proceset në të cilat vërehet shfaqja (lindja) e grimcave me çuditshmëri, respektohet rregulli i mëposhtëm:

Ligji i ruajtjes së çuditshmërisë. Kjo do të thotë se shfaqja e një grimce të çuditshme duhet të shoqërohet domosdoshmërisht me shfaqjen e një ose më shumë antigrimcave të çuditshme, në mënyrë që shuma algjebrike e numrave para dhe pas

procesi i lindjes mbeti konstant. Është vërejtur gjithashtu se ligji i ruajtjes së çuditshmërisë nuk respektohet në zbërthimin e grimcave të çuditshme, d.m.th., ky ligj është i vlefshëm vetëm në proceset e prodhimit të grimcave të çuditshme. Kështu, për grimcat e çuditshme, proceset e krijimit dhe të kalbjes janë të pakthyeshme. Për shembull, një hiperon lambda (çuditshmëria është e barabartë me zbërthimin në një proton dhe një pion negativ:

Në këtë reagim nuk respektohet ligji i ruajtjes së çuditshmërisë, pasi protoni dhe pioni i përftuar pas reaksionit kanë çuditshmëri të barabarta me zero. Megjithatë, në reagimin e kundërt, kur një pion negativ përplaset me një proton, një hiperon i vetëm lambda nuk shfaqet; reaksioni vazhdon me formimin e dy grimcave me çuditshmëri të shenjave të kundërta:

Për rrjedhojë, në reaksionin e lindjes lambda-hiperon, respektohet ligji i ruajtjes së çuditshmërisë: para dhe pas reaksionit, shuma algjebrike e numrave "të çuditshëm" është e barabartë me zero. Dihet vetëm një reagim i zbërthimit në të cilin plotësohet qëndrueshmëria e shumës së numrave të çuditshëm - ky është zbërthimi i një hiperoni neutral sigma në një hiperon lambda dhe një foton:

Një veçori tjetër e grimcave të çuditshme është ndryshimi i mprehtë midis kohëzgjatjes së proceseve të prodhimit (në rendin e ) dhe kohës mesatare të ekzistencës së tyre (rreth ); për grimcat e tjera (jo të çuditshme), këto kohë janë të të njëjtit rend.

Vini re se domosdoshmëria e futjes së numrave ose ngarkesave të leptonit dhe barionit dhe ekzistenca e ligjeve të mësipërme të ruajtjes na bëjnë të supozojmë se këto ngarkesa shprehin një ndryshim cilësor midis grimcave të llojeve të ndryshme, si dhe midis grimcave dhe antigrimcave. Fakti që është e nevojshme të caktohen ngarkesa me shenja të kundërta grimcave dhe antigrimcave tregon pamundësinë e transformimeve të ndërsjella midis tyre.

Vëmendja e fizikanëve dhe filozofëve tani është e përqendruar te çështja e grimcave elementare. Cilat janë grimcat elementare? Fizikani sovjetik V. S. Barashenkov, i pyetur se cili objekt quhet "elementar", përgjigjet: "Kjo është një grimcë që nuk mund të ndërtohet nga grimcat e tjera, në mënyrë që defekti i masës në këtë rast të krahasohet me masën e kësaj grimce ose masat. e grimcave përbërëse aq të vogla sa mund të neglizhohet" (31.1965.9.87). Pak më vonë, së bashku me D. I. Blokhintsev, ata shkruan: "Për momentin, grupi i grimcave elementare përfshin të gjitha grimcat, çdo zbërthim i mundshëm i të cilave, si real ashtu edhe virtual, ndodh me një defekt në masë të krahasueshme në madhësi me masën e grimcave origjinale. ose me masat zbërthehen grimcat” (74, 181).

Sipas mendimit tonë, grimcat elementare janë lloje të tilla cilësisht unike të materies që ndërveprojnë në mënyrë diskrete si një tërësi e vetme në të gjitha proceset e njohura. Duhet thënë se emri "elementar" është qartazi për të ardhur keq. "Termi "elementar" më tepër i referohet nivelit të njohurive tona," shkruante fizikani i famshëm italian E. Fermi. "Në përgjithësi, mund të themi se në çdo fazë të zhvillimit të shkencës, ne i quajmë elementare ato grimca strukturat e të cilave ne. nuk e di dhe që ne e konsiderojmë si pikë” (151, 9). Por në realitet, bazuar në konsideratat më të përgjithshme dhe të dhënat eksperimentale, mund të tregohet se çdo grimcë elementare duhet të ketë një strukturë. Ky pohim rrjedh nga analiza e proceseve të ndryshme në të cilat marrin pjesë grimcat elementare. Aktualisht, njihen tashmë një numër i madh i reaksioneve të shpërndarjes, gjenerimit, transformimeve, formimeve të disa grimcave elementare nga të tjerat. Këto të dhëna eksperimentale japin bazën për të pohuar se grimcat elementare kanë një strukturë të brendshme. Struktura e grimcave elementare është një nga reflektimet e lidhjeve të pafundme të brendshme dhe të jashtme në natyrë, një reflektim i lëvizjes së materies. Secili nga mikro-objektet jo vetëm që shkakton dukuri të caktuara natyrore, por është vetë i kushtëzuar dhe, për rrjedhojë, ka një strukturë, një strukturë. Prania e një strukture në grimcat elementare tregohet tashmë nga fakti se grimcat elementare nuk janë një ose dy, por shumë.

Duhet të theksohet se pothuajse të gjitha grimcat elementare kanë antigrimca përkatëse. Ne rendisim disa prej tyre: elektron- një grimcë e qëndrueshme me një masë të barabartë me 9,108 * 10 -28 g dhe një ngarkesë elektrike elementare negative. Elektronet luajnë rolin më të rëndësishëm në strukturën e materies, duke qenë pjesë përbërëse e të gjithë atomeve.

Foton, ose kuantike rrezatimi elektromagnetik frekuencë arbitrare (një koncept i prezantuar nga A. Einstein në teorinë e tij të efektit fotoelektrik). Një tipar dallues i një fotoni në krahasim me grimcat e tjera elementare është se ai gjithmonë lëviz me një shpejtësi konstante - C = 3 * 10 10 cm / s (në vakum). Ai nuk ka masë pushimi dhe ndalesa e tij nuk është gjë tjetër veçse përthithje, d.m.th., fundi i ekzistencës së tij si foton.

Duhet thënë edhe për proton- një bërthamë hidrogjeni e ngarkuar pozitivisht, një grimcë elementare, masa e së cilës është 1836 herë më e madhe se masa e një elektroni. Është pjesë përbërëse e bërthamave të të gjithë elementëve.

Në vitin 1932 u hap neutron- një grimcë pa ngarkesë elektrike me një masë prej 1838 masash elektronike. Neutronet, së bashku me protonet, janë pjesë e bërthamave atomike.

Në të njëjtin vit u hap pozitron, e cila është antigrimca e elektronit. Masa e pozitronit është e barabartë me masën e elektronit, ngarkesa elektrike e tij është pozitive dhe e barabartë me ngarkesë elementare(ngarkesa e elektronit).

Një grimcë elementare jashtëzakonisht interesante, pa ngarkesë elektrike, është neutrino. Sa i përket masës së tij të pushimit, kjo pyetje mbetet ende e hapur: është zero ose shumë e vogël. Matjet e imta dhe të hollësishme të spektrit të kalbjes së tritiumit të kryera në Institutin e Fizikës Teorike dhe Eksperimentale (ITEP) të Akademisë së Shkencave të BRSS nga një grup i përbërë nga V. A. Lyubimov, E. G. Novikov, V. Z. Nozika, E. F. Tretyakova dhe V. S. Kozik (28 , 301) tregojnë se neutrinoja ka një masë pushimi. Dihet se puna për zbulimin e masës së mbetur të neutrinos ka vazhduar për një kohë të gjatë. Në vitin 1949 u botua vepra e G. Khan dhe B. Pontecorvo, në të cilën u shqyrtua çështja e kufirit të masës së neutrinos. Deri në vitin 1972, K. Berquist (207, 317) rafinoi kufirin e dëshiruar, i cili ishte afër 55 eV. Që nga viti 1973, kjo punë ka filluar nga grupi i lartpërmendur i fizikantëve sovjetikë. Masa e pushimit të neutrinos e matur prej tyre doli të ishte shumë e vogël - midis 14 dhe 16 eV. Megjithatë, në kushtet e Universit, prania edhe e një mase kaq të vogël pushimi në neutrino çon në pasoja shumë të mëdha, në një ndryshim në idetë tona për strukturën dhe evolucionin e Universit.

Nëse vazhdojmë nga modeli modern i Universit të nxehtë, atëherë në të tani ka ~ 500 neutrino relike në një centimetër kub. Llogaritja duke marrë parasysh masën e tyre tregon se 90-99% e të gjithë masës së Universit është masa e neutrinos. Siç shkroi Akademiku Ya. B. Zeldovich, kjo do të thotë se ne jetojmë në një Univers neutrino. Masa e neutrinos ndikon në moshën e Universit (ai po tkurret), neutrinot e rënda do të ndalojnë zgjerimin e tij dhe ~ në 20-30*10 9 vjet, si rezultat i ngjeshjes, do të ndodhë një kolaps madhështor i Universit. Prania e një mase pushimi për neutrinot bën të mundur zbulimin e vetive të reja të grimcave elementare tashmë të njohura. Neutrinoja shumë e lehtë, për shembull, mund të shërbejë si një tregues i ekzistencës së një bote me grimca shumë të rënda 1 . Jetëgjatësia e parashikuar teorikisht e neutrinos (10 29 vjet) është afërsisht 19 rend magnitudë më e gjatë se mosha e Universit (10 10 vjet). Zbulimi i një mase të fundme në neutrino (nëse të dhënat e mësipërme konfirmohen) do të jetë një nga zbulime të mëdha në fizikën moderne.

1 (Kjo largpamësi fizike qëndron në përputhje me parimin dialektik-materialist të unitetit të të kundërtave.)

Duke mos pasur ngarkesë elektrike, masë pushimi, moment magnetik, neutrinot ndërveprojnë jashtëzakonisht dobët me grimcat e tjera dhe janë shumë depërtuese. Neutrinoja ndryshon nga antineutrinoja në "spiralitetin" e saj, në mënyrë figurative, drejtimin e rrotullimit në raport me drejtimin e lëvizjes.

Duhet të theksohet se një pjesë e energjisë diellore bartet në hapësirë ​​në formën e antineutrineve të emetuara kur reaksionet bërthamore në thellësi të diellit.

Duke zhvilluar teorinë e grimcave elementare, fizikanët sovjetikë, dhe mbi të gjitha M. A. Markov dhe B. M. Pontecorvo, parashikuan ekzistencën në natyrë të dy llojeve të neutrinos. Aktualisht, janë të njohura tre lloje neutrinash: v e, v μ, v τ dhe antineutrinot e tyre përkatëse.

Studimet e rrezeve kozmike (rrezet primare kozmike përbëhen kryesisht nga protone dhe grimca α), si dhe eksperimentet mbi përshpejtuesit e fuqishëm, çuan në zbulimin e një numri grimcash të reja; midis tyre grimca me një masë të ndërmjetme midis masës së një elektroni dhe masës së një protoni - mezonet. Në vitin 1937, u zbuluan μ ± mezone me një masë prej 206,7 masa elektronesh, me jetëgjatësi 2,22 * 10 -6 s. Përveç kësaj, mesonet π +, π-, π 0 dhe K-mezonet tani njihen, një grup i madh të grimcave elementare të quajtura hiperonet, masa e të cilit e kalon masën e një protoni. Kështu, për shembull, Ξ - minus hiperoni (hiperoni i kaskadës) ka një masë prej ~ 2586 masa elektronesh. AT vitet e fundit zbuloi një sërë grimcash jetëshkurtër të kombinuara emer i perbashket arsye 1 .

1 (Në paragrafin tjetër të këtij kapitulli, ku do të flasim për klasifikimin e grimcave, do të vazhdojmë listën e tyre.)

Duke ditur se atomet e të gjitha elementet kimike, që ndodhen në natyrë, "përbëhen" nga elektrone, protone, neutrone dhe n-mezone virtuale, mund të arrihet në përfundimin se grimcat e tjera nuk luajnë një rol në strukturën e atomeve ose bërthamave të tyre, por lindin vetëm gjatë reaksioneve të ndryshme në rrezet kozmike ose kushtet laboratorike. Megjithatë, ky nuk është rasti. Së bashku me llojet e treguara të grimcave, ka edhe shumë grimca të tjera të pranishme në atome, dhe ka edhe fusha që sigurojnë ndërveprimin e grimcave.

Në të vërtetë, elektroni tërhiqet nga bërthamat kryesisht për shkak të forcave elektrostatike (forcat magnetike dhe elektromagnetike luajnë një rol të parëndësishëm). Kuantet e kësaj fushe emetohen nga atomet në formën e fotoneve gjatë kalimit të elektroneve nga një fushë më e lartë. niveli i energjisë në një më të ulët ose në përplasjet e një atomi me atome të tjera.

Fusha elektromagnetike është gjithashtu e pranishme në një gjendje të nënkuptuar, jo të rrezatuar në bërthama, duke shkaktuar zmbrapsjen elektrostatike të protoneve dhe ndërveprimin magnetik të protoneve dhe neutroneve (pasi të dy llojet e nukleoneve kanë momente magnetike), si dhe forca të tjera të vogla shtesë. . Kjo ka qenë e njohur për një kohë të gjatë dhe deri vonë janë vendosur vetëm korrigjime të ndryshme kuantike, në disa raste shumë delikate dhe të vështira për t'u llogaritur dhe të vështira për t'u vëzhguar.

Përveç fushës elektromagnetike, ka edhe fusha të veçanta në bërthamat e atomeve të lidhura me forcat bërthamore që frenojnë protonet dhe neutronet në bërthama dhe nuk janë as gravitacionale dhe as magnetike.

Fusha e forcave bërthamore, të cilat kanë një intensitet të jashtëzakonshëm, është e një natyre specifike. Kjo është për shkak të grimcave që kanë masë. Kjo u gjet kryesisht në punimet teorike V. Heisenberg, I. Tamm, D. Ivanenko dhe fizikani japonez G. Yukawa. Doli të ishte shumë e vështirë të bësh atomin të rrezatojë, d.m.th., të shkëpuste fushën bërthamore nga nukleonet; Jo më kot kjo lidhje është ajo "e fortë", më e madhja nga të gjitha të njohura midis grimcave. Kuantet e fushës bërthamore, të emetuara nga bërthamat e atomeve, në përplasjet e protoneve ose neutroneve rezultuan të ishin grimca, me masë mesatare midis elektroneve dhe nukleoneve. Në përputhje të ngushtë me parashikimet teorike, ato kanë një numër të plotë, më saktë, spin në zhdukje S = 0. Këto grimca quheshin π- mezonet, ose " bozhure Ekzistenca e tyre ishte parashikuar teorikisht.

Fusha e pioneve brenda bërthamave siguron forcat bërthamore, ashtu si fusha elektrike midis protoneve dhe elektroneve sigurohet nga ngarkesat e tyre. Forcat bërthamore midis nukleoneve lindin për shkak të faktit se një nukleon lëshon një pion virtual, dhe tjetri e thith atë. Teoria e ndërveprimit të nukleoneve dhe pioneve dhe eksperimentet përkatëse kanë bërë përparim të madh, dhe ne tani kuptojmë shumë aspekte të shpërndarjes së pioneve dhe prodhimit të tyre. Teoria e forcave bërthamore, kryesisht n-mezon, ishte gjithashtu në gjendje të shpjegonte shumë aspekte të rëndësishme të ndërveprimit midis nukleoneve, në veçanti, natyrën e tyre me rreze të shkurtër, të pavarur nga ngarkesa, joqendrore dhe formën e varësisë së rrotullimit.

Pra, ne kemi vendosur përbërjen e atomeve së bashku me bërthamën: elektronet, protonet, neutronet plus fushën elektromagnetike dhe mezon (π-mezon). Duket se studimi i përbërjes së materies tani mund të konsiderohet i plotë. Megjithatë, një numër i grimcave të reja elementare janë zbuluar në dekadat e fundit. Së pari, doli se neutronet dhe pionët janë grimca të paqëndrueshme: ato prishen spontanisht, duke krijuar grimca të reja që nuk luajnë drejtpërdrejt një rol në strukturën e substancave. N-mezone të ngarkuara me nevojën, mesatarisht, pas 2 * 10 -8 s të kalbet në një neutrino ose, përkatësisht, në një antineutrino plus një grimcë të re të llojit mezon, të ashtuquajturat (μ-mezon, ose "muon" :

muonet neutrale janë të panjohura. Pioni neutral jashtëzakonisht shpejt, pas një kohe prej afërsisht 10 -16 s, zbërthehet në dy γ-fotone:

Një neutron i lirë shpërbëhet domosdoshmërisht, pasi ka jetuar mesatarisht për rreth 12 minuta, në një proton, një elektron dhe një neutrino (më saktë, një antineutrino):

Kalbje neutronet bërthamore varet nga qëndrueshmëria e të gjithë bërthamës: elektronet e krijuara në këtë rast quhen grimca beta (β).

Së dyti, në përplasjen e grimcave tashmë të njohura (π, ρ, n, μ, etj.) me energji të lartë, krijohen grimca të reja të ndryshme, në veçanti hiperone tepër të rënda, që tejkalojnë masën e nukleoneve (protoneve dhe neutroneve) dhe të reja. K-mesone, më të rënda se bozhuret. Në këtë rast, gjenerohen edhe "antigrimca" të ndryshme ose grimca të konjuguara me ngarkesë, të cilat janë imazhe "pasqyrë" të grimcave të zakonshme. Për shembull, gjatë kalimit të fotoneve me një energji mbi 1 milion elektron volt, një çift mund të shfaqet pranë bërthamës: një elektron + një pozitron.

Çdo grimcë elementare ka një sërë veçorish dhe kjo konfirmon qëndrimin marksist-leninist mbi pashtershmërinë e materies. Çdo lloj materie e zbuluar nga shkenca në procesin e njohjes së pafund të natyrës ka një larmi të madhe vetive që varen nga struktura e vetë objekteve materiale dhe nga një numër i pafund lidhjesh midis tyre.

Filozofia marksiste-leniniste tërheq vëmendjen se çdo fenomen, çdo trup ka thelbin e vet, i cili manifestohet në këto dukuri dhe objekte. Një grimcë elementare, ose, më saktë, një mikro-objekt, ka thelbin e vet. Por ky thelb është kryesisht i pazbuluar, i panjohur, është një "gjë në vetvete". Prania e esencës në një mikro-objekt dëshmon për strukturën, ekzistencën e lidhjeve komplekse të brendshme, d.m.th., lidhjet dhe ndërveprimet midis elementeve të materies që përbëjnë këtë mikro-objekt, të cilat manifestohen në vetitë e tij të ndryshme.

Materializmi dialektik tregon se të gjitha objektet dhe dukuritë në natyrë janë në lidhje dhe kushtëzim të ndërsjellë. Çdo fenomen mund të kuptohet saktë vetëm në lidhje me botën përreth. Prandaj, në studimin e vetive të mikro-objekteve, studimi i marrëdhënieve të jashtme, ndërveprimet e një mikro-objekti të caktuar me trupa dhe fusha të tjera luan një rol të rëndësishëm.

Kështu, nëse lidhjet e brendshme përcaktojnë strukturën e një mikro-objekti, atëherë struktura e tij manifestohet në lidhjet e jashtme.

Ndarja e lidhjeve në të jashtme dhe të brendshme është relative. Por, nga ana tjetër, ndarja e lidhjeve në të brendshme dhe të jashtme është shumë e rëndësishme, pasi ju lejon të nënvizoni karakteristikat cilësore të objektit që përcaktojnë këtë objekt të veçantë.

Çfarë na lejon të ndajmë lidhjet në të brendshme dhe të jashtme? Ku është kriteri për këtë ndarje? ST Melyukhin beson se "ndarja në të brendshme dhe të jashtme është shumë relative dhe përcaktohet kryesisht nga konfigurimi hapësinor i trupave" (94, 202).

Nga kjo ai nxjerr përfundimin e mëposhtëm: “Për objektet makroskopike me kufij hapësinor relativisht të mprehtë, ndarja e lidhjeve në të brendshme dhe të jashtme në shumicën e rasteve nuk paraqet vështirësi të veçanta, por kjo ndarje ndonjëherë është shumë e vështirë për t'u kryer për mikroobjektet. Fakti është se grimcat elementare nuk mund t'i atribuohen kufijve të mprehtë gjeometrikë, sepse ato nuk janë një lloj topa mikroskopikë, por ato gjithashtu kanë vetitë e valës"(94, 202). Mendojmë se një ndarje e tillë është e mundur si rezultat i pranisë së një sigurie cilësore në një objekt. Në çdo ndërveprim me trupat e jashtëm manifestohen lidhje të brendshme dhe të jashtme. Por në disa raste, të brendshme lidhjet luajnë një rol vendimtar, në të tjerat - të jashtme. Pa dyshim, konfigurimi hapësinor luan një rol të caktuar në këtë. Por nuk ka arsye të besohet se ai është i një karakteri kaq kategorik. Për shembull, në rastin e një atomi, ne mund të bëjë mjaft saktë një ndarje të tillë relative të lidhjeve në të brendshme dhe të jashtme.Në rastin e grimcave elementare, kjo në kohën e tanishme është me të vërtetë e vështirë të bëhet, pasi ato janë ende shumë dobët të studiuara, por ekziston mundësia që pas krijimi i teorisë së grimcave elementare mund të bëhet një nënndarje e tillë.

Pra, termi “grimca elementare”, nga njëra anë, pasqyron një nivel të caktuar të njohurive tona, por, nga ana tjetër, ka edhe një përmbajtje objektive të caktuar. V. I. Lenini shkroi: "Konceptet logjike janë subjektive për sa kohë që mbeten "abstrakte", në formën e tyre abstrakte, por në të njëjtën kohë ato i shprehin gjërat në vetvete. Natyra është edhe konkrete edhe abstrakte, edhe fenomeni dhe thelbi dhe momenti. Konceptet njerëzore janë subjektive në abstraktitetin e tyre, të izoluar, por objektive në përgjithësi, në proces, si rezultat, në prirje, në burim" (2, 29, 190). Si pasqyrohet përmbajtja objektive në konceptin e "grimcës elementare"? Ai qëndron në faktin se koncepti i "grimcës elementare" pasqyron pandashmërinë cilësore të llojeve përkatëse të materies, shumë nga vetitë e të cilave do të zbulohen nga shkenca në të ardhmen.

Konsideroni disa nga vetitë që kanë mikrogrimcat (grimcat elementare).

Një nga vetitë më të rëndësishme të mikroobjekteve është se ato kanë masat.

Le t'i kushtojmë vëmendje faktit se mikro-objektet me masë pushimi mund të lëvizin me çdo shpejtësi (nga zero në pothuajse shpejtësinë e dritës në vakum), ndërsa grimcat pa masë pushimi lëvizin gjithmonë me shpejtësinë e dritës. Me sa duket, studimi i mëtejshëm i mikrobotës do të bëjë të mundur shpjegimin se cilat ndërveprime dhe midis llojeve të materies manifestojnë veti të tilla të veçanta të mikroobjekteve.

Mund të argumentohet se masa përcaktohet kryesisht nga lidhjet e brendshme dhe është një nga karakteristikat e sigurisë cilësore të subjektit.

Një tjetër veti e rëndësishme e mikrogrimcave është ngarkesë elektrike, e cila karakterizon lidhjen e grimcave me fushë elektromagnetike. Është ende e paqartë se çfarë e shkakton praninë e së njëjtës ngarkesë absolute në grimca të ndryshme dhe mungesën e një ngarkese elektrike në disa grimca. Por është mjaft e qartë se ky është një manifestim i një rregullsie të thellë të brendshme, ende të pazbuluar, një manifestim i disa të përbashkëtave në strukturën e grimcave.

Spin është një tjetër veti e rëndësishme e mikrogrimcave.

Rrotullimi i grimcave është një veti e veçantë themelore e grimcave elementare, e natyrshme vetëm për to. Ne mund të flasim për rrotullimin si "rrotullim" i vetë grimcës vetëm në analogji me rrotullimin në makrokozmos. Rrotullimi i një grimce elementare nuk mund të rritet ose zvogëlohet. Spin-i matet në njësi h. Protoni, neutroni dhe elektroni kanë spin S = 1/2, dhe spin-i i fotonit është 1. Fakti që spin-i është një karakteristikë shumë e rëndësishme që lidhet me vetë thelbin e një grimce elementare dhe që tregon praninë e unitetit midis një numri i grimcave tregohet nga ekzistenca e dy llojeve të statistikave ( Bose - Einstein dhe Fermi - Dirac), d.m.th., rregullsitë që pasqyrojnë si të përgjithshmen ashtu edhe të veçantën për të gjitha grimcat elementare të njohura. Grimcat me rrotullim gjysmë të plotë i binden statistikave Fermi-Dirac dhe quhen fermionet, dhe grimcat me rrotullim me numër të plotë i binden statistikave Bose-Einstein dhe quhen bozonet. Dihet se nuk mund të jetë më shumë se një fermion në të njëjtën gjendje, d.m.th., fermionët sillen si "individualistë"; ky rregull nuk vlen për bozonet dhe ata sillen si "kolektivistë". Natyra e brendshme e këtyre veçorive në sjelljen e grimcave elementare është ende larg nga vërtetimi, megjithëse lidhja e këtyre vetive me vetitë e simetrisë dhe asimetrisë tashmë është vendosur.

Spin konsiderohet si një manifestim i shkallës së brendshme të lirisë në lëvizjen e një elektroni ose grimce tjetër elementare, e cila, për rrjedhojë, karakterizohet nga katër shkallë lirie: tre të jashtme, që shprehin zhvendosjen hapësinore, dhe e katërta e brendshme, spin. Prania e një rrotullimi tregon gjithashtu ekzistencën e një strukture komplekse dhe një lloj të caktuar lidhjesh të brendshme në mikrogrimca.

Një tjetër veti e rëndësishme e grimcave elementare është moment magnetik. Ai zotërohet nga grimca të ngarkuara dhe neutrale. Supozohet se një pjesë e momentit magnetik të grimcave të ngarkuara është për shkak të zhvendosjes së tyre hapësinore. Kështu, besohet se rrymat e reve mesonike rreth protoneve dhe neutroneve përcaktojnë momentet e tyre magnetike.