Co to jest model standardowy?
Standardowy model fizyki cząstek jest najlepszym przybliżeniem fizyki do pełnej teorii rzeczywistości. Opisuje dziesiątki cząstek i interakcje między nimi, które dzielą się na trzy kategorie; silna siła nuklearna , słaba siła nuklearna i elektromagnetyzm . Cząstki pasują do dwóch klas: bozonów lub ferimonów.
Fermiony obejmują znany proton i neutron (oba składają się z kwarków, neutrin i gluonów) oraz elektron, który jest fundamentalny.
Bozony pośredniczą w interakcjach między fermionami.
Główną różnicą między bozonami i fermionami jest to, że bozony mogą mieć ten sam stan kwantowy, podczas gdy fermiony nie. Model standardowy jest rutynowo stosowany do przewidywania wyników interakcji między cząstkami z wieloma znaczącymi liczbami dokładności. Nie jest do końca kompletna, ale jest najlepszą teorią od czasu jej powstania w latach 1970–1973.
Fermiony składają się z 6 odmian kwarków i 6 odmian leptonów . Prawie cała materia, którą obserwujemy wokół nas, składa się z 2 rodzajów kwarków, kwark „górny” i kwark „dolny” oraz 1 odmiany leptonowej, elektronu. Te trzy cząstki są wystarczające do utworzenia wszystkich atomów w układzie okresowym i cząsteczek, które tworzą, gdy są ze sobą połączone. Pozostałe 4 kwarki i 5 leptonów są bardziej masywnymi wersjami, które zachowują się tak samo jak ich mniej masywni kuzyni. Można je tworzyć w eksperymentach fizyki wysokich energii w okresach ułamkowych sekund. Każdy lepton ma neutrino (cząstkę przenoszącą energię o bardzo niskiej masie i dużej prędkości), która mu odpowiada. Wszystkie te cząstki mają również wersje antymaterii, które zachowują się w ten sam sposób, ale anihilują w kontakcie z antymaterią, przekształcając masę obu cząstek w czystą energię.
Bozony występują w 4 odmianach, które pośredniczą w trzech podstawowych siłach wspomnianych wcześniej . Najbardziej znanym bozonem jest foton , który pośredniczy w elektromagnetyzmie. Jest to odpowiedzialne za wszystkie zjawiska otaczające elektryczność, magnetyzm i światło. Inne bozony obejmują bozony W i Z, które pośredniczą w słabej sile jądrowej; i gluony, które pośredniczą w silnej sile jądrowej, która wiąże kwarki razem w większe cząstki, takie jak neutrony i protony. W ten sposób Model Standardowy wyjaśnia lub jednoczy 3 z 4 podstawowych sił natury; wyjątkową siłą jest grawitacja.
Bozon Higgsa jest bozonem, którego istnienie jest przewidywane przez Model Standardowy, ale nie zostało jeszcze zaobserwowane. Byłby odpowiedzialny za mechanizm, dzięki któremu wszystkie cząstki uzyskują masę. Kolejnym hipotetycznym bozonem jest grawiton, który pośredniczy w oddziaływaniach grawitacyjnych.
Grawitacja nie jest uwzględniona w Modelu Standardowym, ponieważ brakuje nam teoretycznego opisu lub eksperymentalnych wskazówek bozonów, które pośredniczą w oddziaływaniach grawitacyjnych. Jednak współczesna teoria strun wprowadziła intrygujące możliwości dalszych badań nad możliwymi sposobami ujawnienia hipotetycznego grawitonu. Jeśli pewnego dnia odniesie sukces, może okazać się, że zastąpi Model Standardowy, łącząc wszystkie 4 podstawowe siły, stając się nieuchwytną „Teorią wszystkiego”.