Exemple de sisteme fizice reprezentate prin modele de particule. A subminat bazele fizicii particulelor. Epilog: Moartea stelelor

Nu are sens să continui să faci același lucru și să te aștepți la rezultate diferite.

Albert Einstein

Model standard (particule elementare)(Engleză) Model standard al particulelor elementare) - o construcție teoretică care nu corespunde naturii, descriind una dintre componentele interacțiunilor electromagnetice separate artificial în interacțiuni electromagnetice, interacțiuni imaginare slabe și ipotetice puternice ale tuturor particulelor elementare. Modelul standard nu include gravitația.

În primul rând, o mică digresiune. Teoria câmpului particulelor elementare, care acționează în cadrul ȘTIINȚEI, se bazează pe un fundament dovedit de FIZICĂ:

electrodinamica clasica,
mecanica cuantică,
Legile de conservare sunt legile fundamentale ale fizicii.

Aceasta este diferența fundamentală între abordarea științifică folosită de teoria câmpului particulelor elementare - o teorie adevărată trebuie să opereze strict în cadrul legilor naturii: despre asta se referă ȘTIINȚA.

Folosind particule elementare care nu există în natură, inventând interacțiuni fundamentale care nu există în natură, sau înlocuind interacțiunile care există în natură cu unele fabuloase, ignorând legile naturii, făcând manipulări matematice asupra lor (creând apariția științei) - acesta este lotul basmelor care se mascară în știință. Drept urmare, fizica a alunecat în lumea basmelor matematice. Cuarcii fabuloși cu gluoni fabuloși, gravitoni fabuloși și basme ale „Teoriei cuantice” (date ca realitate) și-au făcut deja loc în manualele de fizică - să înșelam copiii? Susținătorii unei noi fizicii oneste au încercat să reziste acestui lucru, dar forțele nu au fost egale. Și așa a fost până în 2010 înainte de apariția teoria câmpului particule elementare, când lupta pentru renașterea FIZIC-ȘTIINȚEI s-a mutat la nivelul unei confruntări deschise între o adevărată teorie științifică și basmele matematice care au luat puterea în fizica microlumii (și nu numai).

Poza este luată de pe Wikipedia din lume

Inițial, modelul cuarc al hadronilor a fost propus independent în 1964 de Gellmann și Zweig și a fost limitat la doar trei cuarci ipotetici și antiparticulele acestora. Acest lucru a făcut posibilă descrierea corectă a spectrului de particule elementare cunoscute la acea vreme, fără a lua în considerare leptonii, care nu se încadrau în modelul propus și, prin urmare, erau recunoscuți ca elementare, alături de quarci. Prețul pentru aceasta a fost introducerea unor sarcini electrice fracționate care nu există în natură. Apoi, odată cu dezvoltarea fizicii și primirea de noi date experimentale, modelul cuarcului a crescut treptat, s-a transformat, adaptându-se la noi date experimentale, transformându-se în cele din urmă în Modelul Standard. - Este interesant că patru ani mai târziu, în 1968, am început să lucrez la o idee care în 2010 a dat omenirii Teoria câmpului particulelor elementare, iar în 2015 - Teoria gravitației particulelor elementare, trimițând multe povești matematice despre fizica a doua jumătate la arhiva istoriei dezvoltării fizicii secolului XX, inclusiv aceasta.

1 Prevederi de bază ale Modelului Standard al particulelor elementare

Se presupune că toată materia constă din 12 particule fundamentale de fermion: 6 leptoni (electron, muon, tau lepton, electron neutrin, muon neutrin și tau neutrin) și 6 quarci (u, d, s, c, b, t).

Se susține că quarkurile participă la cele puternice, slabe și electromagnetice (cu înțelegere teoria cuantica) interacțiuni; leptoni încărcați (electron, muon, tau-lepton) - la cei slabi și electromagnetici; neutrino - numai în interacțiune slabă.

Se postulează că toate cele trei tipuri de interacțiuni apar ca o consecință a faptului că lumea noastră este simetrică în raport cu trei tipuri de transformări gauge.

Se afirmă că particulele-purtători de interacțiuni introduse de model sunt:

8 gluoni pentru interacțiunea puternică ipotetică (grupul de simetrie SU(3));
3 bosoni grei (W ± -bosoni, Z 0 -boson) pentru interacțiunea slabă ipotetică (grupa de simetrie SU(2));
1 foton pentru interacțiunea electromagnetică (grupul de simetrie U(1)).

Se susține că forța slabă ipotetică poate amesteca fermioni din generații diferite, ceea ce duce la instabilitatea tuturor particulelor, cu excepția celor mai ușoare, precum și la efecte precum încălcarea CP și oscilațiile ipotetice ale neutrinilor.

2 Model standard și interacțiuni fundamentale

În realitate, în natură există următoarele tipuri de interacțiuni fundamentale, precum și câmpurile fizice corespunzătoare:

Prezența în natură a altor câmpuri fizice fundamentale cu adevărat existente, cu excepția câmpurilor finit fabuloase (câmpuri ale „teoriei” cuantice: gluon, câmp Higgs și an.), Fizica nu a stabilit (dar în matematică pot fi atâtea câte doriți. ). Existența în natură a unei interacțiuni ipotetice puternice și ipotetice slabe postulate de teoria cuantică - nedemonstrat, și este justificată doar de dorințele Modelului Standard. Aceste interacțiuni ipotetice sunt doar presupuneri. - În natură, există forțe nucleare, care sunt reduse la (existând cu adevărat în natură) interacțiuni electromagnetice ale nucleonilor din nucleele atomice, dar instabilitatea particulelor elementare este determinată de prezența canalelor de descompunere și absența unei interdicții din partea a legilor naturii și nu are nimic de-a face cu fabuloasa interacțiune slabă.

Existența în natură a elementelor cheie ale Modelului Standard: quarci și gluoni nu a fost dovedită. Ceea ce în experimente este interpretat de unii fizicieni ca urme de quarci - permite alte interpretări alternative. Natura este astfel aranjată încât numărul de quarci ipotetici a coincis cu numărul de unde staţionare de electro alternantă. camp magneticîn interiorul particulelor elementare. - Dar în natură nu există nicio sarcină electrică fracționată, egal cu taxa cuarcuri ipotetice. Chiar și mărimea sarcinii electrice dipolului nu coincide cu mărimea sarcinii electrice imaginare a quarcilor fictivi. Și după cum înțelegeți Fără quarci, modelul standard nu poate exista..

Din faptul că în 1968, în experimentele privind împrăștierea inelastică profundă la Acceleratorul liniar Stanford (SLAC), s-a confirmat că protonii au o structură internă și constau din trei obiecte (două u- și un d-quark - dar acest lucru NU este dovedit), pe care mai târziu, Richard Feynman l-a numit partoni în cadrul modelului său parton (1969), se poate trage încă o concluzie - în experimente, au fost observate unde staționare ale unui câmp electromagnetic alternant al undelor, al căror număr de antinoduri coincide exact. cu numărul de quarci fabuloși (partoni) . Și afirmația lăudărosă a Wikipedia din lume că „totalitatea faptelor experimentale actuale nu pune sub semnul întrebării validitatea modelului” este falsă.

3 Model standard și bosoni de gabarit

Existența bosonilor gauge în natură nu a fost dovedită - acestea sunt doar presupuneri ale teoriei cuantice. (W ± -bozoni, Z 0 -boson) sunt mezoni vectori obișnuiți la fel ca și D-mezonii.
Teoria cuantică avea nevoie de purtători ai interacțiunilor pe care le postula. Dar, deoarece nu existau astfel de bozoni în natură, s-au luat cei mai potriviți bozoni și i s-a atribuit capacitatea de a fi purtători ai interacțiunii ipotetice necesare.

4 Model standard și gluoni

Faptul este că, cu gluoni ipotetici, Modelul Standard s-a dovedit a fi jenant.

Amintiți-vă ce este un gluon - acestea sunt particule elementare ipotetice responsabile de interacțiunile cuarcilor ipotetici. vorbind limbaj matematic, gluonii sunt numiți bosoni vector gauge responsabili pentru interacțiunea ipotetică puternică a culorii dintre quarcii ipotetici în cromodinamica cuantică. În acest caz, se presupune că gluonii ipotetici poartă o încărcătură de culoare și, prin urmare, nu sunt doar purtători de interacțiuni puternice ipotetice, ci participă și ei înșiși. Gluonul ipotetic este un cuantic câmp vectorialîn cromodinamica cuantică, nu are masă de repaus și are spin unitar (ca un foton). În plus, gluonul ipotetic este propria sa antiparticulă.

Deci, se argumentează că gluonul are un spin unitar (ca un foton) și este propria sa antiparticulă. - Deci: conform mecanicii cuantice și electrodinamicii clasice (și Teoria câmpului particulelor elementare, care a reușit să le facă să lucreze împreună pentru un rezultat comun), care a determinat spectrul particulelor elementare din natură - să aibă un spin unitar (cum ar fi un foton) și să fie o antiparticulă pentru sine, doar o particulă elementară din natură este un foton, dar este deja ocupată de interacțiuni electromagnetice. Toate celelalte particule elementare cu spin unitar sunt mezoni vectori și stările lor excitate, dar acestea sunt particule elementare complet diferite, fiecare dintre ele având propria antiparticulă.

Și dacă ne amintim că toți mezonii vectoriali au o masă de repaus diferită de zero (o consecință a valorii non-nule a numărului cuantic L din teoria câmpului), atunci niciunul dintre mezonii vectoriali (particule cu spin întreg) nu este fabulos. gluonul se va potrivi în orice fel. Ei bine, NU mai există particule elementare cu un spin unitar în natură. În natură, pot exista sisteme complexe, constând dintr-un număr par de leptoni, sau barioni! Dar durata de viață a unor astfel de formațiuni de particule elementare va fi mult mai mică decât durata de viață a fabulosului boson Higgs - sau mai degrabă, a mezonului vector. Prin urmare, gluonii ipotetici nu pot fi găsiți în natură, indiferent cât de mult sunt căutați și câte miliarde de euro sau de dolari sunt cheltuite în căutarea unor particule fabuloase. Și dacă undeva se aude o declarație despre descoperirea lor, aceasta NU va corespunde realității.

Prin urmare, nu există loc în natură pentru gluoni.. Am creat un basm despre interacțiunea puternică, în locul celor care există de fapt în natură forte nucleare, prin analogie cu interacțiunea electromagnetică, „Teoria cuantică” și „Modelul standard”, fiind sigure de infailibilitatea lor, s-au împins într-o fundătură. - Așa că poate că este timpul să ne oprim și să nu mai credem în BASTELE matematice.

5 Modelul standard și legea conservării energiei

Implementarea interacțiunilor particulelor elementare prin schimbul de particule virtuale încalcă direct legea conservării energiei și orice manipulări matematice asupra legilor naturii în știință sunt inacceptabile. Natura și lumea virtuală a matematicii sunt două in jurul lumii: real și fictiv - lumea basmelor matematice.

Gluoni - purtători ipotetici ai interacțiunii puternice ipotetice a cuarcilor ipotetici, având o capacitate fabuloasă de a crea noi gluoni din nimic (din vid) (vezi articolul delimitare), ignoră în mod deschis legea conservării energiei.

În acest fel, modelul standard contrazice legea conservării energiei.

6 Model standard și electromagnetism.

Modelul Standard, fără să vrea, a fost forțat să recunoască prezența câmpurilor electrice dipol constante în particulele elementare, a căror existență este confirmată de teoria câmpului particulelor elementare. Afirmând că particulele elementare constau din quarci ipotetici, care (conform Modelului Standard) sunt purtători de sarcină electrică, Modelul Standard a recunoscut astfel prezența unui proton în interior, cu excepția regiunii cu o valoare pozitivă. incarcare electrica există și regiuni cu sarcină electrică negativă și prezența unei perechi de regiuni cu sarcini electrice opuse într-un neutron electric „neutru”. În mod surprinzător, mărimile sarcinilor electrice ale acestor regiuni aproape au coincis cu mărimile sarcinilor electrice care decurg din teoria câmpului particulelor elementare.

Deci, Modelul Standard a putut descrie bine sarcinile electrice interne ale barionilor neutri și încărcați pozitiv, dar cu barionii încărcați negativ, a avut loc o rată de aprindere. Deoarece quarcii ipotetici încărcați negativ au o sarcină de –e/3, sunt necesari trei quarci încărcați negativ pentru a obține o sarcină totală de –e, iar un câmp electric dipol analog cu câmpul electric al unui proton nu va funcționa. Desigur, s-ar putea folosi anti-quark-uri, dar atunci, în loc de un barion, s-ar obține un anti-barion. Deci „succesul” Modelului Standard în descrierea câmpurilor electrice ale barionilor a fost limitat doar la barionii neutri și încărcați pozitiv.

Dacă te uiți la structura ipotetică de quarci a mezonilor cu spin zero, atunci câmpurile dipol electrice se obțin numai pentru mezonii neutri, iar pentru mezonii încărcați, un câmp dipol electric nu poate fi creat din doi quarci ipotetici - sarcinile NU permit. Deci, atunci când descriem câmpurile electrice ale mezonilor cu spin zero, Modelul Standard a obținut doar câmpuri electrice mezoni neutri. Și aici, mărimile sarcinilor electrice ale regiunilor dipolului aproape au coincis cu mărimile sarcinilor electrice care decurg din teoria câmpului particulelor elementare.

Dar există o altă grupare de particule elementare numite mezoni vectoriali - aceștia sunt mezoni cu spin unitar, în care fiecare particulă are în mod necesar propria antiparticulă. Experimentatorii au început deja să le descopere în natură, dar Modelul Standard, pentru a nu se ocupa de structura lor, preferă să-i eticheteze pe unii ca purtători de interacțiuni inventate de acesta (spinul este egal cu unul - de asta ai nevoie) . Aici, Modelul Standard a obținut doar câmpurile electrice ale mezonilor neutri, deoarece numărul de quarci nu s-a schimbat (rotirile lor au fost pur și simplu rotite astfel încât să nu scadă, ci să fie adăugate).
Să rezumam rezultatul intermediar. Succesul modelului standard în descrierea structurii câmpurilor electrice ale particulelor elementare s-a dovedit a fi lipsit de inimă. Este de înțeles: potrivirea într-un loc s-a târât cu o discrepanță în alt loc.

Acum referitor la masele de quarci ipotetici. Dacă adunăm masele cuarcilor ipotetici în mezoni sau barioni, obținem un mic procent din masa în repaus a unei particule elementare. În consecință, chiar și în cadrul Modelului Standard, în interiorul particulelor elementare există o masă de natură non-quark, care este mult mai mare decât valoarea totală a maselor tuturor quarcilor săi ipotetici. Prin urmare, afirmația modelului standard conform căreia particulele elementare constau din quarci NU este adevărată. În interiorul particulelor elementare există factori mai puternici decât quarkurile ipotetice, care creează valoarea principală a masei gravitaționale și inerțiale a particulelor elementare. Teoria câmpului particulelor elementare împreună cu Teoria gravitației particulelor elementare au stabilit că în spatele tuturor acestora se află un câmp electromagnetic alternant polarizat cu undă, creând proprietățile undei particulele elementare, care determină comportamentul lor statistic și, bineînțeles, mecanica cuantică.

Încă un moment. De ce, într-un sistem legat de două particule (quarci) cu un spin semiîntreg, spinurile particulelor trebuie să fie neapărat antiparalele (necesitatea acestui lucru în Modelul Standard pentru a obține spinul mezonilor nu este încă o lege a naturii). Rotirile particulelor care interacționează pot fi, de asemenea, paralele, iar apoi obțineți un duplicat al mezonului, dar cu un singur spin și o masă de repaus ușor diferită, pe care natura nu a creat-o în mod natural - nu îi pasă de nevoile Standardului. Model cu basmele sale. Fizica cunoaște interacțiunea, cu o dependență orientată spre spin - acestea sunt interacțiunile câmpurilor magnetice, atât de neiubite de „teoria” cuantică. Aceasta înseamnă că, dacă există quarcuri ipotetice în natură, atunci interacțiunile lor sunt magnetice (în mod firesc, nu-mi amintesc gluoni fabulosi) - aceste interacțiuni creează forțe atractive pentru particulele cu momente magnetice antiparalele (și, prin urmare, spinuri antiparalele, dacă vectorii magneticului). moment și spin sunt paralele) și nu permit crearea unei stări legate a unei perechi de particule cu momente magnetice paralele (orientarea paralelă a spinilor), deoarece atunci forțele de atracție se transformă în aceleași forțe de respingere. Dar dacă energia de legare a unei perechi de momente magnetice este o anumită valoare (0,51 MeV pentru π ± și 0,35 MeV pentru π 0), atunci în câmpurile magnetice ale particulelor în sine există (aproximativ) cu un ordin de mărime mai multă energie, și de aici masa corespunzătoare - masa electromagnetică a unui câmp magnetic constant.

Admițând prezența câmpurilor electrice dipolare în particulele elementare, modelul standard a uitat de câmpurile magnetice ale particulelor elementare, a căror existență a fost dovedită experimental, iar valorile momentelor magnetice ale particulelor elementare au fost măsurate cu un grad ridicat de precizie.

Inconcordanțe între modelul standard și magnetism sunt văzute clar în exemplul pi-mezonilor. Deci, quarkurile ipotetice au sarcini electrice, ceea ce înseamnă că au și un câmp electric constant și, de asemenea, au un câmp magnetic constant. Conform legilor electrodinamicii clasice, care nu a fost încă anulată, aceste câmpuri au energie internă, și de aici masa corespunzătoare acestei energii. Deci masa magnetică totală a câmpurilor magnetice constante ale unei perechi de cuarci ipotetici de π ± -mezoni încărcați este de 5,1 MeV (din 7,6 MeV), iar pentru π 0 -mezoni 3,5 MeV (din 4 MeV). Să adăugăm la această masă masa electrică a câmpurilor electrice constante ale particulelor elementare, deoarece este, de asemenea, diferită de zero. Pe măsură ce dimensiunile liniare ale sarcinilor scad, energia acestor câmpuri crește constant și foarte repede vine un moment în care toate 100% energie interna quarcurile ipotetice sunt concentrate în câmpurile sale electromagnetice constante. Apoi, ceea ce rămâne pentru cuarcul însuși este răspunsul: NIMIC, ceea ce pretinde teoria câmpului particulelor elementare. Și presupusele „urme de quarci ipotetice” observate se transformă în urme de unde staționare ale unui câmp electromagnetic alternant, ceea ce sunt de fapt. Dar există o caracteristică: undele stationare ale câmpului electromagnetic alternativ al undelor, ceea ce modelul standard dă drept „quarci”, nu pot crea câmpuri electrice și magnetice constante pe care le au particulele elementare). Așadar, ajungem la concluzia că NU există quarci în natură, iar particulele elementare constau dintr-un câmp electromagnetic alternant polarizat cu undă, precum și câmpuri dipol electrice și magnetice constante asociate cu acesta, ceea ce pretinde teoria câmpului particulelor elementare.

Cu valorile masei, Modelul Standard a stabilit că toți pi-mezonii au o energie internă reziduală, ceea ce este în concordanță cu datele Teoriei Câmpului Particulelor Elementare despre câmpul electromagnetic alternant al undelor conținut în interiorul particulelor elementare. Dar dacă mai mult de (95-97)% din energia internă a particulelor elementare nu este de natură cuarcă și este concentrată într-un câmp electromagnetic alternant undelor, iar din restul (3-5)% atribuită cuarcilor ipotetici, (80) -90)% este concentrat în câmpurile electrice și magnetice constante ale particulelor elementare, apoi afirmația nefondată că aceste particule elementare constau din quarci care nu se găsesc în natură - pare RIDIOSĂ, chiar și în cadrul Modelului Standard însuși.

Compoziția de quarci a protonului din modelul standard s-a dovedit a fi și mai deplorabilă. Masa totală a 2 cuarci u și a unui cuarc d este de 8,81 MeV, ceea ce reprezintă mai puțin de 1% din masa de repaus a protonilor (938,2720 MeV). Adică, 99 la sută din proton are ceva care își creează principala masă gravitațională și inerțială împreună cu forțele sale nucleare și acest lucru NU este legat de quarci, dar nouă, cu persistență demnă de o mai bună aplicare, continuăm să ni se spună povestea pseudoștiințifică că se presupune că protonul constă din quarci care nu au fost niciodată găsiți în natură, în ciuda tuturor eforturilor și resurselor financiare cheltuite, și vor să credem această înșelătorie. - Matematica este capabilă să compună orice basm și să-l treacă drept „cea mai înaltă” realizare a „științei”. Ei bine, dacă folosiți știința, atunci conform calculelor câmpurilor protonilor folosind teoria câmpului, câmpul său electric constant conține o energie de 3,25 MeV, iar restul energiei pentru masa cuarcilor ipotetici este împrumutată din mult câmp magnetic constant mai puternic al protonului, care creează forțele sale nucleare.

7 Modelul standard și teoria câmpului particulelor elementare

Teoria câmpului particulelor elementare neagă existența quarcilor și gluonilor care nu se găsesc în natură, neagă existența interacțiunilor ipotetice puternice și slabe (postulate de teoria cuantică) și corespondența. simetrie unitară realitate.
Leptonul tau este starea excitată a muonului, iar neutrinul său este starea excitată a neutrinului muon.
(W ± -bosoni, Z 0 -boson) sunt mezoni vectori obișnuiți și nu sunt purtători de interacțiuni asociate cu ignorarea legii conservării energiei, precum și a altor legi ale naturii.
Un foton există în natură doar în stare reală. Starea virtuală a particulelor elementare este o manipulare matematică a legilor naturii.
Forțele nucleare sunt reduse în principal la interacțiunile câmpurilor magnetice ale nucleonilor din zona apropiată.
Motivele pentru dezintegrarea particulelor elementare instabile se bazează pe prezența canalelor de descompunere și pe legile naturii. O particulă elementară, ca un atom sau nucleul său, tinde către o stare cu cea mai mică energie - doar posibilitățile sale sunt diferite.
Așa-numitele „oscilații de neutrini”, sau mai degrabă reacții, se bazează pe diferența dintre masele lor de repaus, ceea ce duce la dezintegrarea unui neutrin muon mai greu. În general, transformarea fabuloasă a unei particule elementare în alta contrazice legile electromagnetismului și legea conservării energiei. - Diferite tipuri de neutrini au seturi diferite numere cuantice, drept urmare ei câmpuri electromagnetice diferă, au o valoare diferită a energiei interne totale și, în consecință, o valoare diferită a masei de repaus. Din păcate, manipularea matematică a legilor naturii a devenit norma pentru teoriile basmelor și modelele de fizică în secolul al XX-lea.

8 particule din fizică prin ochii Wikipedia din lume la începutul anului 2017

Iată cum arată Particulele în fizică din punctul de vedere al lumii Wikipedia:

Am suprapus câteva culori pe această poză, care este trecută drept realitate, pentru că are nevoie de completări. Culoarea verde evidențiază ceea ce este adevărat. Sa dovedit puțin, dar acesta este TOT ceea ce a fost găsit de încredere. O culoare mai deschisă scoate în evidență ceea ce este și în natură, dar ei încearcă să ne sufle ca altceva. Ei bine, toate creațiile incolore sunt din lumea basmelor. Și acum completările în sine:

Faptul că NU există quarci în natură - susținătorii Modelului Standard în sine nu vor să știe, strecurându-ne tuturor basme noi pentru a „fundamenta” invizibilitatea quarcilor în experimente.
Dintre stările fundamentale ale leptonilor, conform teoriei câmpului particulelor elementare, în natură există doar un electron cu un muon cu neutrinii și antiparticulele corespunzătoare. Valoarea spin-ului unui lepton tau, egală cu 1/2, nu înseamnă încă că această particulă aparține stărilor fundamentale ale leptonilor - pur și simplu au aceleași spini. Ei bine, numărul de stări excitate pentru fiecare particulă elementară este egal cu infinit - o consecință a teoriei câmpului particulelor elementare. Experimentatorii au început deja să le descopere și au descoperit multe stări excitate ale altor particule elementare, cu excepția leptonului tau, dar ei înșiși nu au înțeles încă acest lucru. Ei bine, faptul că pentru unii, teoria câmpului particulelor elementare, precum un os în gât, va fi tolerată și chiar mai bine dacă reînvăță.
NU există bozoni gauge în natură - în natură există doar particule elementare cu spin unitar: aceștia sunt fotoni și mezoni vectoriali (pe care le place să-i treacă drept purtători de interacțiuni fabuloase, de exemplu, interacțiune „slabă”) cu stările lor excitate. , precum și prima stare excitată a mezonilor.
Fabulosii bosoni Higgs contrazic Teoria gravitației particulelor elementare. Ne aflăm sub pretextul bosonului Higgs care încearcă să arunce mezonul vector.
Particulele fundamentale NU există în natură - doar particulele elementare există în natură.
Superpartenerii sunt, de asemenea, din lumea BASTELOR, ca și alte particule fundamentale ipotetice. Astăzi nu se poate crede orbește în basme, indiferent de numele autorului. Puteți inventa orice particulă: „monopolul magnetic al lui Dirac”, o particulă Planck, un parton, tipuri diferite quarcuri, spirtoase, particule „sterile”, graviton (gravitino)... - asta este doar ZERO dovezi. - Nu acordați atenție niciunui manechin pseudoștiințific, emis pentru realizarea științei.
Există particule compuse în natură, dar nu sunt barioni, hiperoni și mezoni. - Aceștia sunt atomi. nuclee atomice, ioni și molecule de materie barionică, precum și compuși de neutrini electronici emiși în cantități gigantice de stele.
Conform teoriei câmpului particulelor elementare, în natură ar trebui să existe grupări de barioni cu diferite valori ale spinului semiîntreg: 1/2, 3/2, 5/2, 7/2, .... Îmi doresc succesul experimentatorilor în descoperirea barionilor cu rotiri mari.
Mezonii sunt împărțiți în simpli (cu spin zero) cu stările lor excitate (numite în mod istoric rezonanțe) și în vectori (cu spin întreg). Fizica a început deja să descopere mezonii vectori în natură, în ciuda lipsei de interes vizibil pentru ei în rândul experimentatorilor.
Atomi exotici de scurtă durată creați artificial, în care electronul a fost înlocuit cu o altă particulă elementară, mai masivă - aceasta este din lumea „fizicienilor care se distrează”. Și nu au loc în mega lume.
Nu există hadroni exotici în natură, deoarece NU există interacțiuni puternice în natură (dar pur și simplu există forțe nucleare și acestea sunt concepte diferite) și, prin urmare, nu există hadroni în natură, inclusiv cei exotici.

Puteți inventa orice particulă ca suport pentru o pseudo-teorie și apoi să o dați drept un triumf al „științei”, doar naturii nu-i pasă de asta.

Astăzi este clar că este IMPOSIBIL să ai încredere în informații despre particulele elementare aflate în Wikipedia. La informațiile experimentale cu adevărat sigure, au adăugat enunțuri nefondate de construcții teoretice abstracte, pretinzându-se drept cele mai înalte realizări ale științei, dar în realitate POVSTE matematice obișnuite. Wikipedia din lume s-a ars din încrederea oarbă în informațiile editorilor care câștigă bani din știință, acceptă articole pentru publicare pe banii autorilor – de aceea se publică cei care au bani, în locul celor care au idei care dezvoltă ȘTIINȚA. Asta se întâmplă atunci când oamenii de știință sunt dați deoparte în Wikipedia globală, iar conținutul articolelor NU este controlat de specialiști. Susținătorii basmelor matematice numesc cu dispreț lupta împotriva dogmelor lor „alternativism”, uitând că la începutul secolului XX, însăși fizica microcosmosului a apărut ca alternativă la concepțiile greșite care predominau atunci. În timp ce studia microcosmosul, fizica a găsit o mulțime de lucruri noi, dar, alături de date experimentale autentice, un flux de construcții teoretice abstracte s-a revărsat și în fizică, studiind ceva propriu și dând drept cea mai înaltă realizare a științei. Poate că în lumea virtuală creată de aceste construcții teoretice funcționează „legile naturii” inventate de ei, dar fizica studiază natura însăși și legile ei, iar matematicienii se pot distra cât vor. Astăzi Fizica secolului 21 încearcă doar să se curețe de iluziile și escrocheria secolului 20.

9 Model standard și adaptare la realitate

Teoreticienii șirurilor, comparându-l cu modelul standard și militând pentru teoria corzilor, susțin că modelul standard are 19 parametri liberi pentru a se potrivi cu datele experimentale.

Le lipsește ceva. Când modelul standard era încă numit model de cuarci, doar 3 cuarci erau suficienți pentru el. Dar, pe măsură ce s-a dezvoltat, modelul standard trebuia să crească numărul de quarci la 6 (inferior, superior, ciudat, fermecat, drăguț, adevărat), iar fiecare quark ipotetic era, de asemenea, înzestrat cu trei culori (r, g, b) - noi obțineți 6 * 3 = 18 particule ipotetice. De asemenea, aveau nevoie să adauge 8 gluoni, care trebuiau să fie înzestrați cu o abilitate unică numită „confinement”. 18 quarci zâne plus 8 gluoni zâne, pentru care nu a existat nici un loc în natură - acesta este deja 26 de obiecte fictive, cu excepția a 19 parametri de potrivire liberă. – Modelul a crescut cu noi elemente ficționale pentru a se potrivi cu noile date experimentale. Dar introducerea culorilor pentru quarci-zâne nu a fost suficientă, iar unii au început deja să vorbească despre structura complexă a quarcilor.

Transformarea modelului de quarc în Modelul Standard este un proces de ajustare la realitate, pentru a evita colapsul inevitabil, care duce la o creștere exorbitantă a Lagrangianului:

Și indiferent de modul în care modelul standard este construit cu noi „abilități”, nu va deveni științific din aceasta - fundația este falsă.

10 Fizica secolului 21: modelul standard - rezumat

Modelul Standard (al particulelor elementare) este doar o construcție ipotetică care nu se corelează bine cu realitatea, indiferent de modul în care este personalizat:

Simetria lumii noastre cu privire la cele trei tipuri de transformări de gabarit nu a fost dovedită;
Quarcii nu se găsesc în natură la nicio energie - NU există quarci în natură;
Gluonii nu pot exista deloc în natură.;
Existența unei interacțiuni slabe în natură nu a fost dovedită, iar natura nu are nevoie de ea;
Forța puternică a fost inventatăîn locul forțelor nucleare (existând de fapt în natură);
Particulele virtuale contrazic legea conservării energiei- legea fundamentală a naturii;
Existența bosonilor gauge în natură nu a fost dovedită - pur și simplu există bosoni în natură.

Sper că puteți vedea clar: pe ce fundație este construit Modelul Standard.

Negăsit, nu dovedit etc. aceasta nu înseamnă că nu a fost încă găsit și nu a fost încă dovedit - înseamnă că nu există nicio dovadă a existenței în natură a elementelor cheie ale Modelului Standard. Astfel, Modelul Standard se bazează pe o fundație falsă care nu corespunde naturii. Prin urmare, modelul standard este o eroare în fizică. Susținătorii Modelului Standard vor ca oamenii să continue să creadă în poveștile Modelului Standard sau vor trebui să reînvețe. Pur și simplu ignoră critica la adresa Modelului Standard, prezentându-și opinia ca soluție a științei. Dar atunci când concepțiile greșite din fizică continuă să fie replicate, în ciuda inconsecvenței lor dovedite de știință, concepțiile greșite din fizică se transformă într-o înșelătorie în fizică.

Principalul patron al Modelului Standard, o colecție de ipoteze matematice nedovedite (pur și simplu vorbind, o colecție de BASTE matematice sau conform lui Einstein) poate fi, de asemenea, atribuită unor concepții greșite în fizică: un set de idei nebune născocite din fragmente incoerente de gânduri") numită "Teoria cuantică", care nu vrea să ia în calcul legea fundamentală a naturii - legea conservării energiei. Atâta timp cât teoria cuantică continuă să ia în considerare în mod selectiv legile naturii și să se angajeze în manipulări matematice, realizările vor fi cu greu atribuite celor științifice.O teorie științifică trebuie să opereze strict în cadrul legilor naturii, sau să dovedească inexactitatea acestora, altfel va fi dincolo de limitele științei.

La un moment dat, Modelul Standard a jucat un anumit rol pozitiv în acumularea de date experimentale despre microlume - dar acel timp a ajuns la sfârșit. Ei bine, deoarece datele experimentale au fost obținute și continuă să fie obținute folosind modelul standard, se pune întrebarea cu privire la fiabilitatea lor. Compoziția de quarci a particulelor elementare descoperite nu are nimic de-a face cu realitatea. - Prin urmare, datele experimentale obținute folosind Modelul Standard necesită o verificare suplimentară, în afara cadrului modelului.

În secolul al XX-lea, s-au pus mari speranțe în Modelul Standard, acesta a fost prezentat ca cea mai înaltă realizare a științei, dar secolul XX s-a încheiat, și odată cu el și vremea dominației în fizică a unui alt basm matematic, construit pe o fundație falsă. , numit: „Modelul standard al particulelor elementare” . Astăzi, eroarea Modelului Standard NU este observată de cei care NU vor să o observe.

Vladimir Gorunovici

O descoperire recentă a unei echipe de oameni de știință condusă de Joaquim Mathias a zdruncinat serios pentru prima dată fundamentul fizicii moderne a particulelor, și anume Modelul Standard. Cercetătorii au reușit să prezică o variantă non-standard a dezintegrarii unei particule B-mezon, pe care acest model nu ia în considerare. Mai mult, aproape imediat presupunerile lor au fost confirmate experimental.

Trebuie remarcat faptul că în ultimii ani, fizicienii implicați în studiul particulelor elementare spun din ce în ce mai mult că această disciplină a devenit deja prea mică în cadrul Modelului standard familiar tuturor. Într-adevăr, au fost deja înregistrate multe fenomene, greu de explicat în cadrul acestuia. De exemplu, acest model nu poate prezice ce particule pot alcătui materia întunecată și, de asemenea, nu răspunde la întrebarea care chinuiește oamenii de știință de mult timp - de ce există mai multă materie în Universul nostru decât antimaterie (asimetrie barionică). Iar interpretarea erzionică a procesului de transmutare la rece a nucleelor, despre care am scris nu cu mult timp în urmă, depășește și „acțiunea” aceluiași Model Standard.

Cu toate acestea, totuși, majoritatea fizicienilor încă aderă la acest mod special de a explica viața misterioasă a particulelor elementare. Parțial datorită faptului că până acum nimeni nu a creat ceva mai bun, parțial pentru că majoritatea predicțiilor Modelului Standard au încă confirmare experimentală (ceea ce nu se poate spune despre ipoteze alternative). Mai mult, până de curând, în experimente nu au putut fi găsite abateri serioase de la acest model. Cu toate acestea, nu se pare că s-a întâmplat atât de mult în urmă. Aceasta ar putea însemna nașterea unei teorii complet noi a fizicii particulelor, în care modelul standard actual va arăta ca un caz special, la fel cum teoria gravitației universale a lui Newton arată ca un caz special de gravitație în cadrul relativității generale.

Totul a început cu faptul că un grup internațional de fizicieni condus de Joaquim Mathias a făcut mai multe predicții despre ce fel de abateri ale probabilității dezintegrarii mezonului B ar putea diverge de la Modelul Standard și ar putea indica o nouă fizică. Permiteți-mi să vă reamintesc că un mezon B este o particulă formată dintr-un cuarc b și un antiquarc d. Conform prevederilor Modelului Standard, această particulă se poate degrada într-un muon (o particulă încărcată negativ, de fapt un electron foarte greu) și un antimuon, deși probabilitatea unui astfel de eveniment nu este foarte mare. Cu toate acestea, anul trecut, la o conferință de la Kyoto, fizicienii care lucrează la Large Hadron Collider au raportat că au reușit să înregistreze urme ale unei astfel de dezintegrare (și cu probabilitatea care a fost prezisă teoretic).

Grupul Matthias a considerat că acest mezon ar trebui să se descompună oarecum diferit - într-o pereche de muoni și o particulă K* necunoscută până acum, care se descompune aproape imediat într-un kaon și un pion (doi mezoni mai ușori). Este de remarcat faptul că oamenii de știință au raportat rezultatele cercetării lor pe 19 iulie la o reuniune a Societății Europene de Fizică, iar următorul vorbitor dintre cei care au luat cuvântul la acest eveniment (a fost fizicianul Nicolas Serra de la colaborarea LHCb de la Large Hadron). Collider) a raportat că grupul său a reușit să repare urme de astfel de defecțiuni. Mai mult decât atât, rezultatele experimentale ale grupului Serra au coincis aproape complet cu abaterile prezise în raportul dr. Matthias și al co-autorilor săi!

Interesant este că fizicienii evaluează aceste rezultate cu o semnificație statistică de 4,5σ, ceea ce înseamnă că fiabilitatea evenimentului descris este foarte, foarte mare. Permiteți-mi să vă reamintesc că dovezile experimentale de trei σ sunt considerate rezultate de semnificație semnificativă, iar cinci σ sunt considerate a fi o descoperire bine stabilită - aceasta este valoarea semnificației atribuită rezultatelor experimentelor de anul trecut, care în cele din urmă au găsit urme. a existenţei bosonului Higgs.

Cu toate acestea, dr. Matthias însuși consideră că nu trebuie să ne grăbim încă să tragă concluzii. „Pentru a confirma aceste rezultate, suplimentar studii teoretice, precum și noi măsurători. Totuși, dacă concluziile noastre sunt într-adevăr corecte, ne vom confrunta cu prima confirmare directă a existenței unei noi fizici - o teorie mai generală decât Modelul Standard general acceptat. Dacă bosonul Higgs a permis în sfârșit să pună cap la cap puzzle-ul modelului standard, atunci aceste rezultate ar putea fi prima piesă a unui nou puzzle - unde dimensiune mai mare„, spune omul de știință.

„Ne întrebăm de ce un grup de oameni talentați și dedicați și-ar dedica viața urmăririi unor obiecte atât de mici încât nici măcar nu pot fi văzute? De fapt, la clasele de fizicieni ai particulelor se manifestă curiozitatea umană și dorința de a afla cum funcționează lumea în care trăim.” Sean Carroll

Dacă încă vă este frică de expresia mecanică cuantică și încă nu știți care este modelul standard - bine ați venit la cat. În publicația mea, voi încerca să explic elementele de bază cât mai simplu și clar posibil. lumea cuantică, precum și fizica particulelor elementare. Vom încerca să ne dăm seama care sunt principalele diferențe dintre fermioni și bozoni, de ce quarcurile au nume atât de ciudate și, în final, de ce toată lumea era atât de nerăbdătoare să găsească Bosonul Higgs.

Din ce suntem făcuți?

Ei bine, ne vom începe călătoria în microcosmos cu o întrebare simplă: în ce constau obiectele din jurul nostru? Lumea noastră, ca o casă, este formată din multe cărămizi mici, care, atunci când sunt combinate într-un mod special, creează ceva nou, nu numai în aspect, dar și în ceea ce privește proprietățile sale. De fapt, dacă te uiți cu atenție la ele, vei descoperi că nu există atât de multe tipuri diferite de blocuri, doar că de fiecare dată sunt conectate între ele în moduri diferite, formând noi forme și fenomene. Fiecare bloc este o particulă elementară indivizibilă, care va fi discutată în povestea mea.

De exemplu, să luăm o substanță, să fie al doilea element al sistemului periodic al lui Mendeleev, un gaz inert, heliu. Ca și alte substanțe din univers, heliul este alcătuit din molecule, care la rândul lor sunt formate prin legături dintre atomi. Dar în acest caz, pentru noi, heliul este puțin special pentru că este doar un atom.

Din ce este format un atom?

Atomul de heliu, la rândul său, este format din doi neutroni și doi protoni, care alcătuiesc nucleul atomic, în jurul căruia se rotesc doi electroni. Cel mai interesant lucru este că singurul absolut indivizibil aici este electron.

Un moment interesant al lumii cuantice

Cum Mai puțin masa unei particule elementare, the Mai mult ea ocupă spațiu. Din acest motiv, electronii, care sunt de 2000 de ori mai ușori decât un proton, ocupă mult mai mult spațiu decât nucleul unui atom.

Neutronii și protonii aparțin grupului așa-numitelor hadronii(particule supuse unei interacțiuni puternice) și, pentru a fi și mai precis, barionii.

Hadronii pot fi împărțiți în grupuri
Barionii, care sunt formați din trei quarci

Mezoni, care constau dintr-o pereche: particulă-antiparticulă

Neutronul, după cum sugerează și numele, este încărcat neutru și poate fi împărțit în doi cuarci down și unul up. Protonul, o particulă încărcată pozitiv, este împărțit într-un cuarc down și doi cuarci up.

Da, da, nu glumesc, chiar se numesc de sus și de jos. S-ar părea că dacă am descoperi quarcii de sus și de jos și chiar și electronul, am putea descrie întregul Univers cu ajutorul lor. Dar această afirmație ar fi foarte departe de adevăr.

Problema principală este că particulele trebuie cumva să interacționeze între ele. Dacă lumea ar consta doar din această trinitate (neutron, proton și electron), atunci particulele ar zbura pur și simplu prin vastele întinderi ale spațiului și nu s-ar aduna niciodată în formațiuni mai mari, precum hadronii.

Fermioni și bosoni

Cu destul de mult timp în urmă, oamenii de știință au inventat o formă convenabilă și concisă de reprezentare a particulelor elementare, numită model standard. Se pare că toate particulele elementare sunt împărțite în fermioni, din care este compusă toată materia și bozoni care poartă tipuri diferite interacțiuni între fermioni.

Diferența dintre aceste grupuri este foarte clară. Cert este că, conform legilor lumii cuantice, fermionii au nevoie de spațiu pentru a supraviețui, în timp ce omologii lor, bosonii, pot trăi cu ușurință unul peste altul în trilioane.

Fermionii

Un grup de fermioni, așa cum am menționat deja, creează materie vizibilă în jurul nostru. Orice vedem, oriunde, este creat de fermioni. Fermionii se împart în quarcuri, care interacționează puternic între ele și sunt prinse în interiorul unor particule mai complexe precum hadronii și leptoni, care există liber în spațiu independent de omologii lor.

Quarci sunt împărțite în două grupe.

Tip de top. Cuarcurile up, cu o sarcină de +23, includ: up, charm și quark-uri adevărate
Tip inferior. Cuarcurile de tip Down, cu o sarcină de -13, includ: quarcurile down, ciudate și charm

Adevărați și drăguți sunt cei mai mari quarci, în timp ce sus și jos sunt cei mai mici. De ce quarcurile au primit nume atât de neobișnuite și, mai corect, „arome”, este încă un subiect de controversă pentru oamenii de știință.

Leptoni sunt de asemenea împărțite în două grupe.

Primul grup, cu o sarcină de „-1”, include: un electron, un muon (particulă mai grea) și o particulă tau (cea mai masivă)
Cel de-al doilea grup, cu sarcină neutră, conține: neutrini electronici, neutrini muoni și neutrini tau

Neutrino este o particule mică de materie, care este aproape imposibil de detectat. Încărcarea sa este întotdeauna 0.

Se pune întrebarea dacă fizicienii vor găsi mai multe generații de particule care vor fi și mai masive decât cele anterioare. Este greu să răspunzi, dar teoreticienii cred că generațiile de leptoni și quarci sunt limitate la trei.

Nu găsiți asemănări? Atât quarcii, cât și leptonii sunt împărțiți în două grupe, care diferă unul de celălalt în sarcina pe unitate? Dar mai multe despre asta mai târziu...

bozoni

Fără ele, fermionii ar zbura în jurul universului într-un flux continuu. Dar schimbând bosoni, fermionii își spun reciproc un fel de interacțiune. Bosonii înșiși nu interacționează între ei.

Interacțiunea transmisă de bozoni este:

electromagnetic, particule - fotoni. Aceste particule fără masă transmit lumină.
nuclear puternic, particulele sunt gluoni. Cu ajutorul lor, quarkurile din nucleul unui atom nu se descompun în particule separate.
Nuclear slab, particule - bosoni W și Z. Cu ajutorul lor, fermionii sunt transferați prin masă, energie și se pot transforma unul în celălalt.
gravitațională , particule - gravitonii. O forță extrem de slabă la scara microcosmosului. Devine vizibil doar pe corpuri supermasive.

O rezervă despre interacțiunea gravitațională.
Existența gravitonilor nu a fost încă confirmată experimental. Ele există doar sub forma unei versiuni teoretice. În modelul standard, în majoritatea cazurilor, acestea nu sunt luate în considerare.

Asta e tot, modelul standard este asamblat.

Necazurile tocmai au început

În ciuda reprezentării foarte frumoase a particulelor din diagramă, rămân două întrebări. De unde își obțin particulele masa și ce este bosonul Higgs, care se distinge de restul bosonilor.

Pentru a înțelege ideea utilizării bosonului Higgs, trebuie să ne întoarcem la teoria câmpului cuantic. În termeni simpli, se poate argumenta că întreaga lume, întregul Univers, nu este alcătuită din cele mai mici particule, ci din multe câmpuri diferite: gluon, quarc, electronic, electromagnetic etc. În toate aceste domenii, au loc în mod constant ușoare fluctuații. Dar noi le percepem pe cele mai puternice dintre ele ca particule elementare. Da, iar această teză este foarte controversată. Din punctul de vedere al dualismului corpuscular-undă, același obiect al microcosmosului în diferite situații se comportă ca o undă, uneori ca o particulă elementară, depinde doar de modul în care este mai convenabil pentru un fizician care observă procesul de a modela situația .

Câmpul Higgs

Se dovedește că există un așa-numit câmp Higgs, a cărui medie nu vrea să ajungă la zero. Ca rezultat, acest câmp încearcă să ia o valoare constantă diferită de zero în tot Universul. Câmpul alcătuiește fundalul omniprezent și constant, în urma căruia Bosonul Higgs apare ca urmare a fluctuațiilor puternice.
Și datorită câmpului Higgs, particulele sunt înzestrate cu masă.
Masa unei particule elementare depinde de cât de puternic interacționează cu câmpul Higgs zburând constant în interiorul ei.
Și din cauza bosonului Higgs, și mai precis datorită câmpului său, modelul standard are atât de multe grupuri similare de particule. Câmpul Higgs a forțat crearea multor particule suplimentare, cum ar fi neutrinii.

Rezultate

Ceea ce mi s-a spus este cea mai superficială înțelegere a naturii modelului standard și de ce avem nevoie de bosonul Higgs. Unii oameni de știință încă mai speră în adâncul sufletului că o particulă găsită în 2012 care arată ca bosonul Higgs la LHC a fost doar o eroare statistică. La urma urmei, câmpul Higgs rupe multe dintre frumoasele simetrii ale naturii, făcând calculele fizicienilor mai confuze.
Unii chiar cred că Modelul Standard își trăiește ultimii ani din cauza imperfecțiunii sale. Dar acest lucru nu a fost dovedit experimental, iar modelul standard al particulelor elementare rămâne un exemplu valid al geniului gândirii umane.

Toată materia constă din quarci, leptoni și particule - purtători de interacțiuni.

Modelul standard de astăzi este numit teoria care reflectă cel mai bine înțelegerea noastră a materialului sursă din care universul a fost construit inițial. De asemenea, descrie exact cum se formează materia din aceste componente de bază și forțele și mecanismele de interacțiune dintre ele.

Din punct de vedere structural, particulele elementare care alcătuiesc nucleele atomice ( nucleonii), și în general toate particulele grele - hadronii (barioniiși mezonii) - constau din particule chiar mai simple, care sunt de obicei numite fundamentale. În acest rol, elementele primare cu adevărat fundamentale ale materiei sunt quarcuri, a cărui sarcină electrică este egală cu 2/3 sau –1/3 din sarcina pozitivă unitară a protonului. Cei mai obișnuiți și mai ușori cuarcuri sunt numiți topși inferior si denota, respectiv, u(din engleza sus) și d(jos). Uneori sunt chemați protonși neutroni quarc datorită faptului că protonul este format dintr-o combinație uud, și neutronul udd. Cuarcul de top are o sarcină de 2/3; inferior - sarcina negativa-1/3 . Deoarece protonul este format din doi quarci sus și unul jos, iar neutronul este format din unul sus și doi quarci down, puteți verifica singuri că sarcina totală a protonului și neutronului se dovedește a fi strict egală cu 1 și 0 și asigurați-vă că modelul standard descrie în mod adecvat realitatea în acest sens. Celelalte două perechi de quarci fac parte din particule mai exotice. Se numesc quarcii din a doua pereche fermecat - c(din Fermecat) și ciudat - s(din ciudat). A treia pereche este Adevărat - t(din adevăr, sau în engleză. traditii top) și frumoasa - b(din frumuseţe, sau în engleză. traditii partea de jos) quarci. Aproape toate particulele prezise de Modelul Standard și care constau din diferite combinații de quarci au fost deja descoperite experimental.

Un alt set de constructii este format din caramizi numite leptoni. Cel mai obișnuit dintre leptoni - cunoscut de mult timp la noi electron, care face parte din structura atomilor, dar nu participă la interacțiunile nucleare, fiind limitată la cele interatomice. În plus față de ea (și antiparticula sa pereche numită Pozitron) leptonii includ particule mai grele - muonul și leptonul tau cu antiparticulele lor. În plus, fiecărui lepton i se atribuie propria particulă neîncărcată cu masa de repaus zero (sau practic zero); astfel de particule se numesc, respectiv, electron, muon sau taon neutrini.

Deci, leptonii, ca și quarcurile, formează și trei „perechi de familie”. O astfel de simetrie nu a scăpat de ochii observatori ai teoreticienilor, dar nu a fost încă oferită o explicație convingătoare pentru ea. Oricum ar fi, quarcii și leptonii sunt elementele de bază ale universului.

Pentru a înțelege cealaltă față a monedei - natura forțelor de interacțiune dintre quarci și leptoni - trebuie să înțelegeți modul în care fizicienii teoreticieni moderni interpretează însuși conceptul de forță. O analogie ne va ajuta în acest sens. Imaginați-vă doi barcagi care vâslesc pe trasee opuse pe râul Cam din Cambridge. Un vâsletor din generozitate a decis să trateze un coleg cu șampanie și, când au trecut unul pe lângă celălalt, i-a aruncat o sticlă plină de șampanie. Ca urmare a legii conservării impulsului, atunci când primul vâsletor a aruncat sticla, cursul bărcii sale a deviat de la cursul rectiliniu în direcția opusă, iar când al doilea vâsletor a prins sticla, impulsul acesteia i-a fost transferat, iar cea de-a doua barcă a deviat tot de la cursul rectiliniu, dar în sens invers. Astfel, în urma schimbului de șampanie, ambele bărci și-au schimbat direcția. Conform legilor mecanicii newtoniene, aceasta înseamnă că a avut loc o interacțiune de forță între bărci. Dar bărcile nu au intrat în contact direct unele cu altele, nu-i așa? Aici vedem amândoi vizual și înțelegem intuitiv că forța de interacțiune dintre bărci a fost transferată de purtătorul impulsului - o sticlă de șampanie. Fizicienii ar numi-o purtător al interacțiunii.

Exact la fel ca interacțiuni de forțăîntre particule apar prin schimbul de particule-purtători ai acestor interacțiuni. De fapt, distingem între forțele fundamentale de interacțiune dintre particule doar în măsura în care diferitele particule acționează ca purtători ai acestor interacțiuni. Există patru astfel de interacțiuni: puternic(acesta este ceea ce menține quarcii în interiorul particulelor), electromagnetic, slab(care este ceea ce duce la o formă de dezintegrare radioactivă) și gravitațională. Purtătorii de interacțiune puternică a culorilor sunt gluoni, care nu au nici masă, nici sarcină electrică. Acest tip de interacțiune este descris de cromodinamica cuantică. Interacțiunea electromagnetică are loc prin schimbul de quante radiatie electromagnetica, care se numesc fotoniiși, de asemenea, lipsit de masă . Interacțiunea slabă, dimpotrivă, se transmite prin masiv vector sau bozoni de măsurare, care „cântăresc” de 80-90 de ori mai mult decât un proton - în condiții de laborator au fost descoperite pentru prima dată abia la începutul anilor 1980. În cele din urmă, interacțiunea gravitațională este transmisă prin schimbul de non-masă gravitonii- acești intermediari nu au fost încă detectați experimental.

În cadrul Modelului Standard, primele trei tipuri de interacțiuni fundamentale au fost unificate și nu mai sunt considerate separat, ci sunt considerate trei manifestări diferite ale forței de o singură natură. Revenind la analogie, să presupunem că o altă pereche de vâslași, trecând unul pe lângă altul pe râul Cam, nu au schimbat o sticlă de șampanie, ci doar un pahar de înghețată. De aici și bărcile se vor abate de la curs în direcții opuse, dar mult mai slabe. Un observator din afară poate părea că în aceste două cazuri au acționat forțe diferite între bărci: în primul caz, a avut loc un schimb de lichid (sugerez să nu ținem cont de sticlă, deoarece majoritatea dintre noi suntem interesați de conținutul acesteia. ), iar în al doilea - un corp solid (înghețată). Acum imaginați-vă că la Cambridge în acea zi a fost o căldură de vară rară pentru locurile din nord, iar înghețata s-a topit în zbor. Adică, o oarecare creștere a temperaturii este suficientă pentru a înțelege că, de fapt, interacțiunea nu depinde de faptul dacă corpul lichid sau solid acționează ca purtător al său. Singurul motiv pentru care credeam că există forțe diferite care acționează între bărci a fost că suportul de înghețată era diferit ca aspect, din cauza temperaturii prea scăzute pentru a-l topi. Ridicați temperatura - și forțele de interacțiune vor apărea vizual unite.

Forțele care acționează în Univers se contopesc și la energii (temperaturi) înalte de interacțiune, după care este imposibil să le distingem. Primul uni(așa se numește de obicei) nuclear slab și interacțiune electromagnetică. Drept urmare, obținem așa-numitul interacțiune electroslabă observat chiar și în laborator la energiile dezvoltate de acceleratoarele de particule moderne. În Universul timpuriu, energiile erau atât de mari încât în primele 10-10 secunde după Big Bang nu exista nicio linie între forțele nucleare slabe și cele electromagnetice. Abia după ce temperatura medie a Universului a scăzut la 10 14 K, toate cele patru interacțiuni de forță observate astăzi s-au separat și au luat o formă modernă. În timp ce temperatura a fost peste acest punct, doar trei forțe fundamentale au acționat: interacțiuni puternice, combinate electroslab și gravitaționale.

Unificarea interacțiunilor nucleare electroslabe și puternice are loc la temperaturi de ordinul a 10 27 K. În condiții de laborator, astfel de energii sunt în prezent de neatins. Cel mai puternic accelerator modern - Large Hadron Collider aflat în prezent în construcție la granița Franței și Elveției - va putea accelera particulele până la energii care reprezintă doar 0,000000001% din ceea ce este necesar pentru a combina interacțiunile nucleare electroslabe și puternice. Deci, probabil, va trebui să așteptăm mult timp pentru confirmarea experimentală a acestei asocieri. Nu există astfel de energii în Universul modern, cu toate acestea, în primele 10-35 de la existența sa, temperatura Universului a fost peste 10 27 K și doar două forțe au acționat în Univers - electroputernicși interacțiunea gravitațională. Teoriile care descriu aceste procese sunt numite „Teoriile Marii Unificări” (GUT). Nu este posibil să se testeze direct TVO, dar acestea oferă și anumite predicții despre procesele care au loc la energii mai mici. Până în prezent, toate predicțiile GUT pentru temperaturi și energii relativ scăzute au fost confirmate experimental.

Deci, Modelul Standard, într-o formă generalizată, este o teorie a structurii Universului, în care materia constă din quarci și leptoni, iar interacțiunile puternice, electromagnetice și slabe dintre ele sunt descrise de teoriile marii unificații. Un astfel de model evident nu este complet deoarece nu include gravitația. Probabil că va fi dezvoltată în cele din urmă o teorie mai completă ( cm. Teorii Universale), iar astăzi Modelul Standard este cel mai bun dintre ceea ce avem.

"Elemente"

Ce nume stupid pentru cea mai exactă teorie științifică cunoscută omenirii. Mai mult de un sfert Premiile Nobelîn fizica secolului trecut au fost acordate lucrărilor care erau legate fie direct, fie indirect de Modelul Standard. Numele ei, desigur, este de așa natură încât pentru câteva sute de ruble puteți cumpăra o îmbunătățire. Orice fizician teoretician ar prefera „o teorie uimitoare a aproape totul”, ceea ce, de fapt, este.

Mulți își amintesc entuziasmul în rândul oamenilor de știință și al mass-media cauzat de descoperirea bosonului Higgs în 2012. Dar descoperirea sa nu a venit ca o surpriză sau de nicăieri - a marcat cea de-a cincizecea aniversare a șirului de victorii ale Modelului Standard. Include toate forțele fundamentale, cu excepția gravitației. Orice încercare de a-l infirma și de a demonstra în laborator că trebuie reproiectat complet - și au fost multe - a eșuat.

Pe scurt, modelul standard răspunde la această întrebare: din ce este făcut totul și cum se menține totul împreună?

Cele mai mici blocuri de construcție

Fizicienii iubesc lucrurile simple. Vor să descompună totul până la esența sa, să găsească cele mai elementare blocuri de construcție. Fă-o cu sute elemente chimice nu asa de usor. Strămoșii noștri credeau că totul constă din cinci elemente - pământ, apă, foc, aer și eter. Cinci este mult mai ușor decât o sută optsprezece. Și, de asemenea, greșit. Știți cu siguranță că lumea din jurul nostru este formată din molecule, iar moleculele sunt formate din atomi. Chimistul Dmitri Mendeleev și-a dat seama de acest lucru în anii 1860 și a prezentat atomii în tabelul de elemente care este predat în școli de astăzi. Dar există 118 dintre aceste elemente chimice: antimoniu, arsen, aluminiu, seleniu... și încă 114.

În 1932, oamenii de știință știau că toți acești atomi sunt formați din doar trei particule - neutroni, protoni și electroni. Neutronii și protonii sunt strâns legați între ei în nucleu. Electronii, de mii de ori mai ușori decât ei, înconjoară nucleul cu o viteză apropiată de viteza luminii. Fizicienii Planck, Bohr, Schrödinger, Heisenberg și alții au introdus o nouă știință - mecanica cuantică- pentru a explica această mișcare.

Ar fi grozav să ne oprim acolo. Sunt doar trei particule. Este chiar mai ușor decât cinci. Dar cum se mențin împreună? Electronii încărcați negativ și protonii încărcați pozitiv sunt ținuți împreună de forțele electromagnetismului. Dar protonii se adună împreună în nucleu, iar sarcinile lor pozitive ar trebui să-i împingă. Nici măcar neutronii neutri nu vor ajuta.

Ce leagă acești protoni și neutroni împreună? "Intervenție divină"? Dar chiar și o ființă divină ar avea probleme să țină evidența fiecăruia dintre cei 1080 de protoni și neutroni din univers, ținându-i cu puterea voinței.

Extinderea grădinii zoologice de particule

Între timp, natura refuză cu disperare să păstreze doar trei particule în grădina zoologică. Chiar și patru, pentru că trebuie să luăm în considerare fotonul, particula de lumină descrisă de Einstein. Patru s-au transformat în cinci când Anderson a măsurat electronii cu sarcină pozitivă- pozitroni - care lovesc Pământul din spațiul cosmic. Cinci au devenit șase când pionul care ține nucleul ca întreg a fost descoperit și prezis de Yukawa.

Apoi a venit muonul - de 200 de ori mai greu decât electronul, dar în rest geamănul său. E deja șapte. Nu asa de usor.

Până în anii 1960, existau sute de particule „fundamentale”. În loc de un tabel periodic bine organizat, existau doar liste lungi de barioni (particule grele precum protonii și neutronii), mezoni (cum ar fi pionii Yukawa) și leptoni (particule uşoare precum electronii și neutrinii evazivi), fără nicio organizare sau principii. de proiectare.

Și în acest abis s-a născut Modelul Standard. Nu era nicio iluminare. Arhimede nu a sărit din cadă strigând „Eureka!” Nu, în schimb, la mijlocul anilor 1960, câțiva oameni deștepți au făcut presupuneri importante care au transformat această mlaștină, mai întâi într-o simplă teorie, iar apoi în cincizeci de ani de teste experimentale și dezvoltare teoretică.

Quarci. Au șase opțiuni pe care le numim arome. Ca florile, dar nu la fel de delicioase. În loc de trandafiri, crini și lavandă, ne-am urcat și coborât, ciudați și fermecați, drăguți și adevărați quarci. În 1964, Gell-Mann și Zweig ne-au învățat cum să amestecăm trei quarci pentru a face un barion. Un proton este doi cuarci în sus și unul în jos; neutron - doi inferiori și unul superior. Luați un cuarc și un antiquarc și obțineți un mezon. Un pion este un cuarc sus sau jos asociat cu un antiquarc sus sau jos. Toată materia cu care ne ocupăm este alcătuită din quarci sus și jos, antiquarci și electroni.

Simplitate. Nu tocmai simplu, totuși, deoarece păstrarea quarcilor legați nu este ușoară. Sunt atât de strâns legate între ele încât nu vei găsi niciodată un quarc sau un antiquarc rătăcind de unul singur. Teoria acestei conexiuni și particulele care iau parte la ea, și anume gluoni, se numește cromodinamică cuantică. Aceasta este o parte importantă a modelului standard, dificilă din punct de vedere matematic și uneori chiar de nerezolvat pentru matematica de bază. Fizicienii fac tot posibilul să facă calcule, dar uneori aparate matematice pare a fi subdezvoltat.

Un alt aspect al Modelului Standard este „modelul lepton”. Acesta este titlul unei lucrări de referință din 1967 a lui Steven Weinberg, care a combinat mecanica cuantică cu cunoștințele esențiale despre modul în care particulele interacționează și le-a organizat într-o singură teorie. El a inclus electromagnetismul, l-a asociat cu „forța slabă” care duce la anumite dezintegrari radioactive și a explicat că acestea sunt manifestări diferite ale aceleiași forțe. Acest model a inclus mecanismul Higgs, care dă masă particulelor fundamentale.

De atunci, Modelul Standard a prezis rezultat după rezultat, inclusiv descoperirea mai multor varietăți de quarci și bozoni W și Z, particule grele care joacă același rol în interacțiunile slabe ca și fotonul în electromagnetism. Posibilitatea ca neutrinii să aibă masă a fost omisă în anii 1960, dar a fost confirmată de Modelul Standard în anii 1990, câteva decenii mai târziu.

Descoperirea bosonului Higgs în 2012, prezisă de mult de Modelul Standard și mult așteptată, nu a fost însă o surpriză. Dar a fost o altă victorie importantă a Modelului Standard asupra forțelor întunecate pe care fizicienii particulelor le așteaptă în mod regulat la orizont. Fizicienilor nu le place faptul că modelul standard nu se potrivește cu ideea lor despre un model simplu, sunt îngrijorați de inconsecvențele sale matematice și caută, de asemenea, o modalitate de a include gravitația în ecuație. Evident, acest lucru se traduce în diferite teorii ale fizicii, care pot fi după Modelul Standard. Așa au apărut teoriile marii unificării, supersimetriile, tehnocolorul și teoria corzilor.

Din păcate, teoriile din afara Modelului Standard nu au găsit confirmări experimentale de succes și lacune serioase în Modelul Standard. Cincizeci de ani mai târziu, modelul standard este cel mai aproape de a fi teoria tuturor. O teorie uimitoare despre aproape orice.