Standartinis dalelių fizikos modelis, be mokslui nežinomos tamsiosios medžiagos ir tamsiosios energijos, taip pat susiduria su sunkumais paaiškindamas, kodėl fermionai sudaro tris beveik tapačius rinkinius.
Teorijai, kuriai vis dar trūksta gana didelių komponentų, standartinis dalelių ir sąveikos modelis buvo gana sėkmingas. Čia atsižvelgiama į viską, su kuo susiduriame kasdien: protonus, neutronus, elektronus ir fotonus, taip pat egzotiką, tokią kaip Higso bozonas ir tikruosius kvarkus. Tačiau teorija yra neišsami, nes ji negali paaiškinti tokių reiškinių kaip tamsiosios medžiagos ir tamsiosios energijos.
- „Salik.biz“
Standartinio modelio sėkmė lemia tai, kad jis pateikia naudingą žinomų materijos dalelių vadovą. Kartas galima vadinti vienu iš šių svarbių modelių. Panašu, kad kiekviena materijos dalelė gali būti trijų skirtingų versijų, kurios skiriasi tik mase.
Mokslininkams įdomu, ar šis modelis turi išsamesnį paaiškinimą, ar paprasčiau patikėti, kad jį pakeis kokia nors paslėpta tiesa.
Standartinis modelis yra meniu, kuriame yra visos žinomos pagrindinės dalelės, kurių nebegalima suskaidyti į jų sudedamąsias dalis. Jis yra padalintas į fermionus (materijos daleles) ir bozonus (daleles, kurios vykdo sąveiką).
Standartinis elementariųjų dalelių ir sąveikos modelis / ALEPH bendradarbiavimas.
Medžiagos dalelėse yra šeši kvarkai ir šeši leptonai. Kvarkai yra šie: viršuje, apačioje, žaviai, keistai, tikrai ir žavingai. Paprastai jie neegzistuoja atskirai, o susilieja ir sudaro sunkesnes daleles, tokias kaip protonai ir neutronai. Leptonai apima elektronus ir jų pusbrolius, muonus ir tau, taip pat trijų tipų neutrinus (elektronų neutrinas, muzikinis neutrinas ir tau neutrinas).
Visos minėtos dalelės yra padalintos į tris „kartas“, kurios pažodžiui kopijuoja viena kitą. Viršutiniai, žavūs ir tikri kvarkai turi tą patį elektros krūvį, taip pat tą pačią silpną ir stiprią sąveiką: jie pirmiausia skiriasi masėmis, kurias jiems suteikia Higso laukas. Tas pats pasakytina apie žemyn esančius, keistus ir gražius kvarkus, taip pat elektronus, muonus ir tau.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Kaip minėta aukščiau, tokie skirtumai gali ką nors reikšti, tačiau fizikai dar nesugalvojo, ką. Daugumos kartų svoris labai skiriasi. Pavyzdžiui, tau leptonas yra maždaug 3 600 kartų masyvesnis už elektroną, o tikrasis kvarkas yra beveik 100 000 kartų sunkesnis nei kvarkas aukštyn. Šis skirtumas pasireiškia stabilumu: sunkesnės kartos suskyla į lengvesnes, kol pasiekia švelniausias būsenas, kurios išlieka stabilios amžinai (kiek žinoma).
Karta vaidina svarbų vaidmenį eksperimentuojant. Pavyzdžiui, Higso bozonas yra nestabili dalelė, kuri skyla į daugelį kitų dalelių, įskaitant tau leptonus. Pasirodo, kad dėl to, kad tau yra sunkiausios dalelės, Higso bozonas „renkasi“tau dažniau virsti nei monais ir elektronais. Kaip pastebi dalelių greitintuvai, geriausias būdas tirti Higso lauko sąveiką su leptonais yra stebėti Higso bozono skilimą į du tau.
Higso bozono skilimas į gana kvarkus / ATLAS bendradarbiavimas / CERN.
Šio tipo stebėjimas yra esminis „Standartinio modelio“fizikos pagrindas: nugriaukite dvi ar daugiau dalelių vienas prieš kitą ir pažiūrėkite, kurios dalelės atsiranda, tada ieškokite modelių liekanų - ir, jei jums pasiseks, pamatysite tai, kas neatitinka jūsų paveikslėlio.
Ir nors tokie dalykai kaip tamsi materija ir tamsi energija aiškiai netelpa į šiuolaikinius modelius, yra keletas problemų, susijusių su pačiu standartiniu modeliu. Pavyzdžiui, pagal ją neutrinai turėtų būti be masės, tačiau eksperimentai parodė, kad neutrinai vis tiek turi masę, net jei ji yra neįtikėtinai maža. Ir skirtingai nuo kvarkų ir elektra įkrautų leptonų, tarp neutrinų kartų masių skirtumas yra nereikšmingas, o tai paaiškina jų svyravimus iš vienos rūšies į kitą.
Neturėdami masės, neutrinai yra neatskiriami vienas nuo kito, su mase - jie skiriasi. Skirtumas tarp jų kartų suabejoja ir teoretikais, ir eksperimentuotojais. Kaip pažymėjo Ričardas Ruizas iš Pitsburgo universiteto, „mums būdingas modelis, bet mes negalime tiksliai išsiaiškinti, kaip jis turėtų būti suprastas“.
Net jei yra tik vienas Higso bozonas - standartiniame modelyje -, yra daug ko išmokti stebint jo sąveiką ir skilimą. Pavyzdžiui, ištyrę, kaip dažnai Higso bozonas virsta tau, palyginti su kitomis dalelėmis, galite išbandyti standartinio modelio pagrįstumą, taip pat gauti įkalčių apie kitų kartų egzistavimą.
Žinoma, vargu ar yra daugiau kartų, nes ketvirtosios kartos kvarkas turėtų būti daug sunkesnis nei net tikras kvarkas. Tačiau angalai Higgso skiltyje daug ką pasako.
Vėlgi, šiandien nė vienas mokslininkas nesupranta, kodėl yra būtent trys materijos dalelių kartos. Nepaisant to, pati standartinio modelio struktūra yra užuomina į tai, kas gali būti už jo ribų, įskaitant tai, kas vadinama supersimetrija. Jei fermionai turi supersimetrinius partnerius, jie taip pat turi būti trijų kartų ilgio. Tai, kaip pasiskirsto jų masė, gali padėti suprasti fermionų masės pasiskirstymą standartiniame modelyje, taip pat kodėl jie atitinka šiuos modelius.
Supersimetrija reiškia, kad kiekvienoje standartinio modelio dalelėje yra sunkesnis „superpartneris“/ CERN / IES de SAR.
Nepaisant to, kiek kartų Visatoje yra dalelių kartų, pats jų buvimo faktas išlieka paslaptis. Viena vertus, „kartos“yra ne kas kita, kaip patogus medžiagų dalelių organizavimas standartiniame modelyje. Vis dėlto visiškai įmanoma, kad ši organizacija galėtų išgyventi įsigilinusi į teoriją (pavyzdžiui, teoriją, kai kvarkai sudaryti iš dar mažesnių hipotetinių dalelių - preonų), tai gali paaiškinti, kodėl kvarkai ir leptonai formuoja šiuos modelius.
Galų gale, nors standartinis modelis dar nėra galutinis gamtos apibūdinimas, jis iki šiol gana gerai atliko savo darbą. Kuo labiau mokslo bendruomenė priartės prie šios teorijos nupiešto žemėlapio kraštų, tuo arčiau mokslininkai susipažins su teisingu ir tiksliu visų dalelių ir jų sąveikos aprašymu.
Vladimiras Guillenas