Что такое стандартная модель?

Стандартная модель физики элементарных частиц является лучшим приближением физики к полной теории реальности. Он описывает десятки частиц и взаимодействия между ними, которые делятся на три категории; сильная ядерная сила , слабая ядерная сила и электромагнетизм . Частицы вписываются в два класса: бозоны или феримоны.

Фермионы включают знакомый протон и нейтрон (оба из которых состоят из кварков, нейтрино и глюонов) и электрон, который является фундаментальным.

Бозоны опосредуют взаимодействия между фермионами.

Основное различие между бозонами и фермионами состоит в том, что бозоны могут иметь одно и то же квантовое состояние, тогда как фермионы не могут. Стандартная модель обычно используется для прогнозирования результатов взаимодействий между частицами со многими значительными показателями точности. Он не совсем завершен, но является лучшей теорией с момента его создания между 1970 и 1973 годами.

Фермионы состоят из 6 кварковых разновидностей и 6 лептонных разновидностей . Почти вся материя, которую мы наблюдаем вокруг нас, состоит из 2-х типов кварков, «восходящего» и «нисходящего», и 1-лептонного разнообразия, электрон. Этих трех частиц достаточно, чтобы составить все атомы Периодической таблицы и молекулы, которые они создают, когда связаны друг с другом. Оставшиеся 4 кварка и 5 лептонов - более массивные версии, которые в остальном ведут себя так же, как и их менее массивные кузены. Они могут быть созданы в экспериментах по физике высоких энергий за доли секунды. Каждому лептону соответствует нейтрино (несущая энергию частица чрезвычайно малой массы и высокой скорости), которая ему соответствует. Все эти частицы также имеют версии антивещества, которые ведут себя одинаково, но аннигилируют при контакте с неантиматерией, превращая массу обеих частиц в чистую энергию.

Бозоны бывают четырех видов, которые опосредуют три фундаментальные силы, упомянутые ранее . Самый знакомый бозон - это фотон , который опосредует электромагнетизм. Это ответственно за все явления, окружающие электричество, магнетизм и свет. Другие бозоны включают W и Z бозоны, которые опосредуют слабую ядерную силу; и глюоны, которые опосредуют сильную ядерную силу, которая связывает кварки в более крупные частицы, такие как нейтроны и протоны. Таким образом, Стандартная Модель объясняет или объединяет 3 из 4 фундаментальных сил в природе; выдающаяся сила гравитации.

Бозон Хиггса - это бозон, существование которого предсказано Стандартной моделью, но еще не наблюдалось. Это будет отвечать за механизм, с помощью которого все частицы приобретают массу. Другим гипотетическим бозоном является гравитон, который будет опосредовать гравитационные взаимодействия.

Гравитация не включена в Стандартную модель, потому что нам не хватает теоретического описания или экспериментальных подсказок бозонов, которые опосредуют гравитационные взаимодействия. Однако современная теория струн представила интригующие возможности для дальнейшего изучения возможных способов раскрытия гипотетического гравитона. Если однажды удачный, может оказаться, что он заменит Стандартную модель, объединив все 4 фундаментальные силы и, следовательно, превратится в неуловимую «Теорию Всего».