Avainero perushiukkasten ja alkuainehiukkasten välillä on se, että perushiukkaset ovat aineen perusainesosia, kun taas alkuainehiukkaset ovat maailmankaikkeuden pienimpiä tunnettuja rakennuspalikoita.
Käytämme usein nimiä perushiukkaset ja alkuainehiukkaset synonyymeinä. Perushiukkasten ja alkuainehiukkasten välillä on kuitenkin ero, koska termiä perushiukkanen käytetään pääasiassa kvarkeista, kun taas termiä alkuainehiukkanen käytetään kaikista pienimmistä tunnetuista hiukkasista.
Mitä ovat perushiukkaset?
Perushiukkaset tai kvarkit ovat tärkeä alkuainehiukkasten luokka ja aineen perusainesosa. Yleensä nämä hiukkaset vuorovaikuttavat voimakkaasti toistensa kanssa voimakkaalla ydinvuorovaikutuksella muodostaen kvarkkiyhdistelmiä. Voimme kutsua näitä yhdistelmiä hadroneiksi. Eristettyjä kvarkeja ei kuitenkaan ole universumissamme tällä hetkellä. Siksi on järkevää sanoa, että kaikki tämän maailmankaikkeuden kvarkit ovat jossain muodossa hadroneja. (Yleisimmät ja tunnetuimmat hadronityypit ovat protonit ja neutronit).
Kuva 01: Kvarkit
Lisäksi kvarkkihiukkasilla on sisäinen ominaisuus, joka on nimetty baryoninumeroksi. Kaikkien näiden hiukkasten baryoniluku on 1/3 ja antikvarkeilla baryoniluku -1/3. Lisäksi reaktiossa, jossa on mukana alkuainehiukkasia, tämä ominaisuus tunnetaan baryonilukuna, joka säilyy.
Näiden lisäksi kvarkkihiukkasilla on toinen ominaisuus, joka on nimeltään maku. On numero, joka on määritetty ilmaisemaan hiukkasen makua, joka tunnetaan makunumerona. Makuja kutsutaan nimellä Upness (U), Downness (D), Strangeness (S) ja niin edelleen. Up-kvarkin nousu on +1, kun taas 0 outoa ja alaspäin.
Mitä ovat alkuainehiukkaset?
Alkuainehiukkaset ovat subatomisia hiukkasia, joilla ei ole alarakennetta. Tämä tarkoittaa, että näitä hiukkasia ei voida jakaa edelleen muihin hiukkasiin. Tärkeimpiä alkuainehiukkasia ovat fermionit (joita on kahta tyyppiä aine- ja antimateriaalihiukkasina) ja bosonit. Jos on hiukkanen, joka sisältää kaksi tai useampia alkuainehiukkasia, voimme kutsua niitä komposiittihiukkasiksi. Kaikki alkuainehiukkaset ovat joko bosoneja tai fermioneja.
Kuva 2: Alkuainehiukkaset
Bosonit ovat alkuainehiukkasten tyyppi, joilla on kokonaisluku spin. Näitä hiukkasia ei rajoita Paulin poissulkemisperiaate. Lisäksi voimme kuvata bosonihiukkasten energiajakaumaa Bose-Einsteinin tilastojen avulla.
Fermionit ovat toisen tyyppisiä alkuainehiukkasia, jotka sisältävät puolikokonaisluvun spinin. Siksi näitä hiukkasia rajoittaa Paulin poissulkemisperiaate. Toisin kuin bosonit, kaksi fermionia ei voi olla samassa kvanttitilassa samaan aikaan. Jos useilla fermioneilla on sama spatiaalinen todennäköisyysjakauma, niin ainakin kunkin fermionin spin on erilainen. Lisäksi fermionit ovat hiukkasia, jotka muodostavat aineen.
Mitä eroa perushiukkasilla ja alkuainehiukkasilla on?
Avainero perushiukkasten ja alkuainehiukkasten välillä on se, että perushiukkaset ovat kvarkkeja tai aineen perusaineosia, kun taas alkuainehiukkaset ovat maailmankaikkeuden pienimpiä tunnettuja rakennuspalikoita. Perushiukkaset ovat kvarkkeja, kun taas alkuainehiukkaset ovat joko bosoneja tai fermioneja.
Lisäksi perushiukkasilla on värivaraus, kun taas alkuainehiukkasilla voi olla värivaraus tai ei. Tämä on siis toinen ero perushiukkasten ja alkuainehiukkasten välillä.
Alla oleva infografiikka vertailee molempia hiukkasia vierekkäin, jotta perushiukkasten ja alkuainehiukkasten välinen ero on helppo erottaa.
Yhteenveto – Perushiukkaset vs alkuainehiukkaset
Vaikka käytämme usein nimiä perushiukkaset ja alkuainehiukkaset synonyymeinä, perushiukkasten ja alkuainehiukkasten välillä on ero. Keskeinen ero perushiukkasten ja alkuainehiukkasten välillä on se, että perushiukkaset ovat kvarkkeja, jotka ovat aineen perusainesosa, kun taas alkuainehiukkaset ovat maailmankaikkeuden pienimpiä tunnettuja rakennuspalikoita.
