3.6.1 Фундаментальні фізичні взаємодії

У другій половині XX ст. фізики, які мали справу з вивченням фундаментальної структури матерії, одержали воістину дивні результати. Було відкрито багато нових субатомних частинок. їх звичайно називають елементарними частинками, але далеко не всі серед них е справді елементарними. Багато які з них, у свою чергу, складаються з іще більш елементарних частинок.

Нові частинки, як правило, відкривають у реакціях розсіювання вже відомих частинок. Для цього зіштовхують частинки з якомога більшими енергіями, а потім досліджують продукти їхньої взаємодії і фрагменти, на які розпалися новоутворені частинки. До 50-х pp. основним джерелом первинних частинок були космічні промені, а в наш час — прискорювачі, які створюють інтенсивні пучки частинок з високими енергіями.

Світ субатомних частинок воістину різноманітний. Серед них і "цеглинки", з яких побудована речовина: протони й нейтрони, що складають атомні ядра, а також електрони, які обертаються навколо ядер. Але є і такі частинки, котрі в речовині, що нас оточує, практично не зустрічаються — резонанси. Час їхнього життя — найменші частки секунди. По закінченні цього надзвичайно короткого проміжку часу вони розпадаються на звичайні частинки. Таких нестабільних частинок з коротким періодом існування надзвичайно багато: їх відомо вже понад три сотні.

У 50—70-і pp. фізики були фактично спантеличені численністю, ріноманітністю і незвичайністю нещодавно відкритих субатомних частинок. Якщо наприкінці 40-х pp. було відомо 15 елементарних частинок, то наприкінці 70-х pp. їх було близько чотирьохсот. Зовсім незрозуміло, для чого стільки частинок. Чи є елементарні частинки хаотичними й випадковими уламками матерії чи, можливо, за взаємодіями цих частинок приховується чіткий порядок, що вказує на існування фундаментальної структури суб'ядерного світу? Розвиток фізики в наступні десятиліття показав, що така структура, без сумнівів, існує. Світу субатомних частинок властиві об'єктивні закономірності й глибокий структурний порядок. В основі цього порядку — фундаментальні фізичні взаємодії.