Vastastik­mõjud

Enne kui vaadata, millised osakesed on olemas, räägime sellest, kuidas võiksime neid lahterdada lähtudes kõige tähtsamatest omadustest. Kõige loomulikumaks liigituse aluseks on jõud, mis osakeste vahel valitsevad. Neid jõude ehk vastastik­mõjusid (inter­aktsioone) me kohtasime juba eelnevas peatükis. Need eristuvad väga selgesti tugevuse järgi. Loetleme neid siinkohal tuntuse järjekorras.

Põhi-vastastikmõjud looduses

Kõige nõrgem jõud on gravitatsiooni­jõud. See toimib kõigi osakeste vahel vastavalt massile (nagu oleks mass vastav laeng!) ja on nii nõrk, et üksikute osakeste juures pole tema toimet võimalik mõõta. Ainult tänu sellele, et ta mõjub kuitahes kaugele ja toimib ainult ühtmoodi, s.o tõmbavalt, muutub ta väga suurte kehade (näiteks maakera) juures tuntavaks.

Teiseks tunneme elektro­magnetilisi jõude. See on elektriliste ja magnetiliste jõudude ühine pere. Neid kahte siin ei saa lahus vaadelda, sest nad lähevad üks­teiseks üle juba taust­süsteemi muutes. Näiteks seisvat laengut ümbritseb ainult elektri­väli, kuid liikuva vaatleja jaoks kujutab seesama laeng juba ka voolu ja vastavalt lisandub ka magnet­väli. Koos moodustavad nad elektro­magnetilise vastastik­mõju, mis on omane kõigile elektri­laenguga osakestele. Kõik nii aatomite kui ka makro­kehade vahel mõjuvad „iga­päevased” jõud on samuti seotud just selle vastastik­mõjuga. Püsivad ju kehad koos, põrkuvad ja liituvad just aatomite elektron­katete vaheliste seoste tõttu.

Kolmandana tunneme palju tugevamaid jõude – tuuma­jõude. Need esinevad prootonite ja neutronite vahel ja on väga lühikese mõju­raadiusega. Siin tuleb aga asja täpsustada vastavalt teaduse viimaste aasta­kümnete tulemustele. Nii prooton kui ka neutron on tegelikult liit­osakesed. Nad koosnevad üli­väikes­test liikuvatest osakestest – kvarkidest. Seega polegi elementaar­osakesed prooton ja neutron päris elementaarsed. Kvargid, olles neist vähemalt tuhat korda väiksemad, on küll vist elementaarsed, s.t ei koosne enam omakorda mingitest alg­osakestest. Nimetame edaspidi selliseid kõige algsemaid osakesi fundamentaal­osakesteks, prootonit ja neutronit aga traditsiooni järgides endistviisi elementaar­osakesteks.

Tugev vastastikmõju ongi tegelikult see jõud, mis hoiab kvarke koos. See jõud on eriti tugev, sest tuuma­jõud on ainult tema nõrk, välja­poole põhi­seoseid ulatuv kaja (nn jääk-tugev vastastik­mõju). See on sama­sugune nähtus, kui see, mis toimib tahke keha moodustumisel (sedapuhku nõrgemas – elektro­magnetilises vastastik­mõjus), kus elektronid on tugevasti aatomitesse seotud, kuid välimistele elektronidele jääb veel väike „lisa­üles­anne” – hoida aatomeid kristall­võres kinni.

Lõpuks jääb veel vaadata nõrka vastastik­mõju, mis on tuhandeid kordi nõrgem kui elektro­magnetilised jõud, kuid palju tugevam kui gravitatsiooni­jõud. Ta on väga lühikese mõju­raadiusega ja toimib kõigisse vaadeldud osakestesse peale footoni. Tema põhiliselt tingibki kõigi raskemate osakeste lagunemise kergemateks, näiteks neutroni lagunemise prootoniks, elektroniks ja anti­neutriinoks.

Nii tugeva kui ka nõrga vastastik­mõju algseteks mõju­objektideks pole mitte prootonid ja neutronid, vaid kvargid nende sees.