Parçacık modelleri ile temsil edilen fiziksel sistem örnekleri. Parçacık fiziğinin temellerini sarstı. Sonsöz: Yıldızların Ölümü

Sürekli aynı şeyleri yapıp farklı sonuçlar beklemek anlamsız.

Albert Einstein

Standart Model (Temel Parçacıklar)(İngilizce) Temel parçacıkların standart modeli) - yapay olarak elektromanyetik etkileşime ayrılmış elektromanyetik etkileşimlerin bileşenlerinden birini tanımlayan, doğaya karşılık gelmeyen teorik bir yapı, tüm temel parçacıkların hayali zayıf ve varsayımsal güçlü etkileşimleri. Standart Model yerçekimini içermez.

İlk olarak, küçük bir arasöz. BİLİM çerçevesinde hareket eden temel parçacıkların alan teorisi, FİZİK tarafından kanıtlanmış bir temele dayanır:

klasik elektrodinamik,
Kuantum mekaniği,
Korunum yasaları fiziğin temel yasalarıdır.

Temel parçacıkların alan teorisi tarafından kullanılan bilimsel yaklaşım arasındaki temel fark budur - gerçek bir teori kesinlikle doğa yasaları içinde çalışmalıdır: BİLİM'in konusu budur.

Doğada olmayan elementer parçacıkları kullanmak, doğada olmayan temel etkileşimleri icat etmek veya doğada var olan etkileşimleri masalsı olanlarla değiştirmek, doğa yasalarını yok saymak, bunlar üzerinde matematiksel işlemler yapmak (bilim görüntüsü yaratmak) - bu, bilim gibi görünen MASALLARIN çoğu. Sonuç olarak, fizik matematiksel peri masallarının dünyasına girdi. Muhteşem gluonlara sahip peri kuarklar, muhteşem gravitonlar ve "Kuantum Teorisi"nin (gerçek olarak sunulan) peri masalları şimdiden fizik ders kitaplarına girdi - çocukları kandıralım mı? Dürüst bir Yeni Fiziğin savunucuları buna direnmeye çalıştı, ancak güçler eşit değildi. Ve böylece 2010 yılına kadar ortaya çıktı. alan teorisi FİZİK-BİLİM'in yeniden canlanması için verilen mücadele, gerçek bir bilimsel teori ile mikro dünyanın fiziğinde (ve sadece değil) gücü ele geçiren matematiksel peri masalları arasında açık bir yüzleşme düzeyine ulaştığında, temel parçacıklar.

Resim dünyanın Wikipedia'sından alınmıştır.

Başlangıçta, hadronların kuark modeli, 1964 yılında Gellmann ve Zweig tarafından bağımsız olarak önerildi ve sadece üç varsayımsal kuark ve onların antiparçacıkları ile sınırlıydı. Bu, önerilen modele uymayan ve bu nedenle kuarklarla birlikte temel olarak kabul edilen leptonları hesaba katmadan, o sırada bilinen temel parçacıkların spektrumunu doğru bir şekilde tanımlamayı mümkün kıldı. Bunun bedeli, doğada olmayan kesirli elektrik yüklerinin getirilmesiydi. Daha sonra, fiziğin gelişmesi ve yeni deneysel verilerin alınmasıyla, kuark modeli yavaş yavaş büyüdü, dönüştü, yeni deneysel verilere uyum sağladı ve sonunda Standart Modele dönüştü. - İlginçtir ki, dört yıl sonra, 1968'de, 2010'da insanlığa Temel Parçacıkların Alan Teorisini veren bir fikir üzerinde çalışmaya başladım ve 2015'te - Temel Parçacıkların Yerçekimi Teorisi, birçok matematiksel fizik hikayesi gönderdi. bu da dahil olmak üzere yirminci yüzyılın fiziğinin gelişim tarihinin arşivinin ikinci yarısı.

1 Temel parçacıkların Standart Modelinin temel hükümleri

Tüm maddelerin 12 temel fermiyon parçacığından oluştuğu varsayılır: 6 lepton (elektron, müon, tau lepton, elektron nötrino, müon nötrino ve tau nötrino) ve 6 kuark (u, d, s, c, b, t).

Kuarkların güçlü, zayıf ve elektromanyetik (anlayışla) yer aldığı ileri sürülmektedir. kuantum teorisi) etkileşimler; yüklü leptonlar (elektron, müon, tau-lepton) - zayıf ve elektromanyetik; nötrino - sadece zayıf etkileşimde.

Üç tür etkileşimin de, dünyamızın üç tür ayar dönüşümüne göre simetrik olması gerçeğinin bir sonucu olarak ortaya çıktığı varsayılmaktadır.

Model tarafından tanıtılan etkileşimlerin parçacık-taşıyıcılarının şunlar olduğu belirtilmektedir:

varsayımsal güçlü etkileşim için 8 gluon (simetri grubu SU(3));
Varsayımsal zayıf etkileşim (simetri grubu SU(2)) için 3 ağır ayar bozonu (W ± - bozonları, Z 0 - bozonu);
Elektromanyetik etkileşim için 1 foton (simetri grubu U(1)).

Varsayımsal zayıf kuvvetin, farklı nesillerden gelen fermiyonları karıştırabileceği ve bunun da en hafif partiküller dışındaki tüm parçacıkların kararsızlığına ve ayrıca CP ihlali ve varsayımsal nötrino salınımları gibi etkilere yol açabileceği iddia edilmektedir.

2 Standart model ve temel etkileşimler

Gerçekte, doğada aşağıdaki temel etkileşim türleri ve bunlara karşılık gelen fiziksel alanlar vardır:

Doğada, sonlu muhteşem alanlar (kuantum "teorisi" alanları: gluon, Higgs alanı ve vb.) dışında, gerçekten var olan diğer temel fiziksel alanların varlığı, Fizik kurulmamıştır (ancak matematikte istediğiniz kadar olabilir. ). Kuantum teorisi tarafından öne sürülen varsayımsal güçlü ve varsayımsal zayıf etkileşimin doğada varlığı - kanıtlanmamış, ve yalnızca Standart Model'in istekleriyle gerekçelendirilir. Bu varsayımsal etkileşimler sadece tahminlerdir. - Doğada, atom çekirdeğindeki nükleonların elektromanyetik etkileşimlerine (gerçekten doğada var olan) indirgenmiş nükleer kuvvetler vardır, ancak temel parçacıkların kararsızlığı, bozunma kanallarının varlığı ve parça üzerinde bir yasağın olmaması ile belirlenir. doğa yasalarının ve muhteşem zayıf etkileşimle hiçbir ilgisi yoktur.

Standart Modelin temel unsurlarının doğada varlığı: kuarklar ve gluonlar kanıtlanmamıştır.. Bazı fizikçiler tarafından deneylerde kuark izleri olarak yorumlanan şey, başka alternatif yorumlara izin verir. Doğa öyle düzenlenmiştir ki, varsayımsal kuarkların sayısı, alternatif elektronların duran dalgalarının sayısıyla çakışır. manyetik alan temel parçacıkların içinde. - Ama doğada kesirli elektrik yükü yoktur, yüke eşit varsayımsal kuarklar. Dipol elektrik yükünün büyüklüğü bile hayali kuarkların hayali elektrik yükünün büyüklüğü ile örtüşmez. Ve anladığın gibi Kuarklar olmadan Standart Model var olamaz..

1968'de, Stanford Lineer Hızlandırıcı'da (SLAC) derin elastik olmayan saçılma deneylerinde, protonların bir iç yapıya sahip olduğu ve üç nesneden (iki u- ve bir d-kuark - ama bu kanıtlanmadı), daha sonra Richard Feynman'ın parton modeli (1969) çerçevesinde partonlar olarak adlandırdığı bir sonuç daha çıkarılabilir - deneylerde, antinodların sayısı tam olarak çakışan bir dalga alternatif elektromanyetik alanın duran dalgaları gözlendi. muhteşem kuarklar (partonlar) sayısı ile . Ve dünyanın Wikipedia'sının "mevcut deneysel gerçeklerin toplamı modelin geçerliliğini sorgulamaz" şeklindeki övünen ifadesi yanlıştır.

3 Standart model ve ayar bozonu

Doğada ayar bozonlarının varlığı kanıtlanmamıştır - bunlar sadece kuantum teorisinin varsayımlarıdır. (W ±-bozonlar, Z 0-boson) D-mezonlarla aynı sıradan vektör mezonlardır.
Kuantum teorisi, varsaydığı etkileşimlerin taşıyıcılarına ihtiyaç duyuyordu. Ancak doğada böyle bir şey olmadığı için bozonlardan en uygunu alınmış ve gerekli varsayımsal etkileşimin taşıyıcısı olma yeteneği atfedilmiştir.

4 Standart model ve gluonlar

Gerçek şu ki, varsayımsal gluonlarla Standart Modelin utanç verici olduğu ortaya çıktı.

Bir gluonun ne olduğunu hatırlayın - bunlar varsayımsal kuarkların etkileşimlerinden sorumlu varsayımsal temel parçacıklardır. konuşmak matematiksel dil gluonlar, kuantum renk dinamiğinde varsayımsal kuarklar arasındaki varsayımsal güçlü renk etkileşiminden sorumlu vektör ayar bozonları olarak adlandırılır. Bu durumda, varsayımsal gluonların kendilerinin bir renk yükü taşıdığı varsayılır ve bu nedenle yalnızca varsayımsal güçlü etkileşimlerin taşıyıcıları değil, aynı zamanda bunlara kendileri de katılırlar. Varsayımsal gluon bir kuantumdur Vektör alanı kuantum renk dinamiğinde, durgun kütlesi yoktur ve birim spini vardır (bir foton gibi). Ayrıca, varsayımsal gluon kendi antiparçacığıdır.

Bu nedenle, gluonun bir birim dönüşü (bir foton gibi) olduğu ve kendi antiparçacığı olduğu iddia edilir. - Yani: doğadaki temel parçacıkların spektrumunu belirleyen Kuantum mekaniğine ve Klasik elektrodinamiğe (ve ortak bir sonuç için birlikte çalışmasını sağlayan temel parçacıkların Alan teorisi) göre - bir birim dönüşe sahip olmak (bir foton) ve kendi başına bir antiparçacık olduğu için, doğada yalnızca bir temel parçacık bir fotondur, ancak zaten elektromanyetik etkileşimler tarafından işgal edilmiştir. Birim spinli diğer tüm temel parçacıklar, vektör mezonları ve bunların uyarılmış durumlarıdır, ancak bunlar, her biri kendi karşıt parçacığına sahip olan tamamen farklı temel parçacıklardır.

Ve tüm vektör mezonların sıfır olmayan bir durgun kütleye sahip olduğunu hatırlarsak (alan teorisinin kuantum sayısı L'nin sıfır olmayan değerinin bir sonucu), o zaman vektör mezonlarının hiçbiri (tamsayı dönüşlü parçacıklar) muhteşem olarak kabul edilmez. gluon herhangi bir şekilde uyacaktır. Doğada birim spinli daha temel parçacık YOKTUR. Doğada olabilir karmaşık sistemler, çift sayıda lepton veya baryondan oluşur! Ancak bu tür temel parçacık oluşumlarının ömrü, muhteşem Higgs bozonunun - daha doğrusu vektör mezonunun - ömründen çok daha az olacaktır. Bu nedenle, varsayımsal gluonlar, ne kadar aranırsa aransın ve muhteşem parçacıkları aramak için kaç milyarlarca Euro veya dolar harcansa da doğada bulunamaz. Ve eğer bir yerde keşifleriyle ilgili bir açıklama duyulursa, bu gerçeğe karşılık OLMAYACAKTIR.

Bu nedenle doğada gluonlara yer yoktur.. Doğada gerçekte var olanlar yerine güçlü etkileşim hakkında bir peri masalı yaratmış olmak nükleer kuvvetler Elektromanyetik etkileşime benzeterek, "Kuantum Teorisi" ve "Standart Model", yanılmazlıklarından emin olarak kendilerini çıkmaza sürüklediler. - Belki de artık matematiksel PERİLİ MALLARI'na inanmayı bırakmanın zamanı gelmiştir.

5 Standart model ve enerjinin korunumu yasası

Sanal parçacıkların değişimi yoluyla temel parçacıkların etkileşimlerinin uygulanması, enerjinin korunumu yasasını doğrudan ihlal eder ve bilimde doğa yasaları üzerinde herhangi bir matematiksel manipülasyon kabul edilemez. Doğa ve matematiğin sanal dünyası iki dünya çapında: gerçek ve kurgusal - matematiksel peri masalları dünyası.

Gluonlar - hipotetik kuarkların varsayımsal güçlü etkileşiminin varsayımsal taşıyıcıları, yoktan (vakumdan) yeni gluonlar yaratma konusunda muhteşem bir yeteneğe sahip (bkz.

Böylece, standart model, enerjinin korunumu yasasıyla çelişiyor.

6 Standart model ve elektromanyetizma.

Standart Model, farkında olmadan, temel parçacıklarda, varlığı temel parçacıkların Alan teorisi tarafından doğrulanan sabit dipol elektrik alanlarının varlığını tanımak zorunda kaldı. Temel parçacıkların (Standart Model'e göre) elektrik yükünün taşıyıcıları olan varsayımsal kuarklardan oluştuğunu iddia eden Standart Model, böylece pozitif olan bölge dışında, içinde bir protonun varlığını kabul etti. elektrik şarjı ayrıca negatif elektrik yüklü bölgeler ve elektriksel olarak "nötr" bir nötronda zıt elektrik yüklü bir çift bölgenin varlığı da vardır. Şaşırtıcı bir şekilde, bu bölgelerin elektrik yüklerinin büyüklükleri, temel parçacıkların alan teorisinden kaynaklanan elektrik yüklerinin büyüklükleriyle neredeyse çakıştı.

Böylece Standart Model, nötr ve pozitif yüklü baryonların dahili elektrik yüklerini oldukça iyi tanımlamayı başardı, ancak negatif yüklü baryonlarda bir tekleme meydana geldi. Negatif yüklü varsayımsal kuarkların yükü –e/3 olduğundan, toplam –e yükü elde etmek için üç negatif yüklü kuark gerekir ve bir protonun elektrik alanına benzer bir dipol elektrik alanı çalışmayacaktır. Elbette, anti-kuarklar kullanılabilir, ancak o zaman bir baryon yerine bir anti-baryon elde edilir. Bu nedenle, Standart Modelin baryonların elektrik alanlarını tanımlamadaki "başarısı" yalnızca nötr ve pozitif yüklü baryonlarla sınırlıydı.

Sıfır spinli mezonların varsayımsal kuark yapısına bakarsanız, o zaman sadece nötr mezonlar için elektrik dipol alanları elde edilir ve yüklü mezonlar için iki varsayımsal kuarktan bir elektrik dipol alanı oluşturulamaz - yükler izin VERMEZ. Bu nedenle, sıfır spinli mezonların elektrik alanlarını tanımlarken, sadece Standart Model elde edildi. elektrik alanları nötr mezonlar. Burada da, dipol bölgelerinin elektrik yüklerinin büyüklükleri, temel parçacıkların alan teorisinden kaynaklanan elektrik yüklerinin büyüklükleriyle neredeyse çakıştı.

Ancak vektör mezonları adı verilen başka bir temel parçacık grubu daha vardır - bunlar, her parçacığın mutlaka kendi antiparçacığına sahip olduğu birim dönüşlü mezonlardır. Deneyciler zaten onları doğada keşfetmeye başladılar, ancak Standart Model, yapılarıyla uğraşmamak için bazılarını icat ettiği etkileşimlerin taşıyıcıları olarak etiketlemeyi tercih ediyor (spin bire eşittir - ihtiyacınız olan şey bu) . Burada, Standart Model sadece nötr mezonların elektrik alanlarını elde etti, çünkü kuarkların sayısı değişmedi (spinleri basitçe döndürüldü, böylece çıkarmadılar, ancak eklediler).
Ara sonucu özetleyelim. Standart Modelin, temel parçacıkların elektrik alanlarının yapısını tanımlamadaki başarısı, isteksiz olduğu ortaya çıktı. Anlaşılabilir: bir yerdeki uyum, başka bir yerde bir tutarsızlıkla süründü.

Şimdi varsayımsal kuarkların kütleleriyle ilgili. Varsayımsal kuarkların mezon veya baryonlardaki kütlelerini toplarsak, temel bir parçacığın geri kalan kütlesinin küçük bir yüzdesini elde ederiz. Sonuç olarak, Standart Model çerçevesinde bile, temel parçacıkların içinde, tüm varsayımsal kuarkların kütlelerinin toplam değerinden çok daha büyük olan, kuark olmayan nitelikte bir kütle vardır. Bu nedenle, Standart Model'in temel parçacıkların kuarklardan oluştuğu ifadesi doğru DEĞİLDİR. Temel parçacıkların içinde, temel parçacıkların yerçekimi ve eylemsizlik kütlesinin ana değerini yaratan varsayımsal kuarklardan daha güçlü faktörler vardır. Temel parçacıkların alan teorisi ile birlikte temel parçacıkların yerçekimi Teorisi, tüm bunların arkasında dalga polarize alternatif elektromanyetik alan oluşturduğunu ortaya koydu. dalga özellikleri istatistiksel davranışlarını ve elbette kuantum mekaniğini belirleyen temel parçacıklar.

Bir an daha. Neden, yarı tamsayı spinli iki parçacığın (kuarkların) bağlı bir sisteminde, parçacıkların spinlerinin mutlaka antiparalel olması gerekir (Standart Modelde mezonların spinini elde etmek için buna ihtiyaç duyulması henüz bir yasa değildir. doğanın). Etkileşen parçacıkların dönüşleri de paralel olabilir ve sonra mezonun bir kopyasını alırsınız, ancak tek bir dönüş ve doğanın doğal olarak yaratmadığı biraz farklı bir dinlenme kütlesi ile - Standardın ihtiyaçlarını umursamıyor Masallarıyla model olun. Fizik, spin yönelimli bir bağımlılıkla etkileşimi bilir - bunlar, kuantum "teorisi" tarafından pek sevilmeyen manyetik alanların etkileşimleridir. Bu, doğada varsayımsal kuarklar varsa, etkileşimlerinin manyetik olduğu anlamına gelir (doğal olarak, muhteşem gluonları hatırlamıyorum) - bu etkileşimler, antiparalel manyetik momentlere sahip parçacıklar için çekici kuvvetler yaratır (ve dolayısıyla, eğer manyetik moment ve spin paraleldir) ve paralel manyetik momentlere sahip (spinlerin paralel yönelimi) bir çift parçacığın bağlı bir durumunun yaratılmasına izin vermez, çünkü o zaman çekici kuvvetler aynı itici kuvvetlere dönüşür. Ancak, bir çift manyetik momentin bağlanma enerjisi belirli bir değerse (pi ± için 0,51 MeV ve π 0 için 0,35 MeV), o zaman parçacıkların manyetik alanlarında (yaklaşık olarak) bir büyüklük sırası daha fazla enerji vardır, ve dolayısıyla karşılık gelen kütle - sabit bir manyetik alanın elektromanyetik kütlesi.

Temel parçacıklarda dipol elektrik alanlarının varlığını kabul eden Standart Model, varlığı deneysel olarak kanıtlanmış olan temel parçacıkların manyetik alanlarını unuttu ve temel parçacıkların manyetik momentlerinin değerleri bir ile ölçüldü. yüksek doğruluk derecesi.

Standart Model ile manyetizma arasındaki tutarsızlıklar, pi-mezon örneğinde açıkça görülmektedir. Yani varsayımsal kuarkların elektrik yükleri vardır, bu da onların aynı zamanda sabit bir elektrik alanına ve aynı zamanda sabit bir manyetik alana sahip oldukları anlamına gelir. Henüz iptal edilmemiş olan klasik elektrodinamik yasalarına göre, bu alanların iç enerjisi ve dolayısıyla bu enerjiye karşılık gelen kütleleri vardır. Dolayısıyla, yüklü π ± -mezonlardan oluşan bir çift varsayımsal kuark çiftinin sabit manyetik alanlarının toplam manyetik kütlesi 5.1 MeV (7.6 MeV üzerinden) ve π 0 -mezonlar için 3.5 MeV (4 MeV üzerinden). Bu kütleye temel parçacıkların sabit elektrik alanlarının elektrik kütlesini ekleyelim, çünkü o da sıfırdan farklıdır. Yüklerin lineer boyutları azaldıkça, bu alanların enerjisi sürekli artar ve çok hızlı bir şekilde, hepsinin %100 olduğu bir an gelir. içsel enerji varsayımsal kuark, sabit elektromanyetik alanlarında yoğunlaşmıştır. O zaman kuarkın kendisi için kalan cevap şudur: HİÇBİR ŞEY, temel parçacıkların Alan teorisinin iddia ettiği şeydir. Ve sözde gözlemlenen "varsayımsal kuark izleri", aslında oldukları gibi, değişen bir elektromanyetik alanın duran dalgalarının izlerine dönüşür. Ancak bir özellik var: Standart Modelin "Kuarklar" olarak verdiği dalgalı alternatif elektromanyetik alanın duran dalgaları, temel parçacıkların sahip olduğu sabit elektrik ve manyetik alanları oluşturamaz). Böylece, doğada HİÇBİR kuark olmadığı ve temel parçacıkların, temel parçacıkların Alan teorisinin iddia ettiği gibi, dalga polarize alternatif bir elektromanyetik alandan ve bununla ilişkili sabit elektrik ve manyetik dipol alanlarından oluştuğu sonucuna varıyoruz.

Kütle değerleriyle, Standart Model, tüm pi-mezonların, temel parçacıkların içinde bulunan dalga dalgalı elektromanyetik alan hakkındaki Temel Parçacıkların Alan Teorisi verileriyle tutarlı olan artık bir iç enerjiye sahip olduğunu belirledi. Ancak, temel parçacıkların iç enerjisinin (95-97)'den fazlası kuark doğasına sahip değilse ve dalgalı değişen bir elektromanyetik alanda yoğunlaşıyorsa ve geri kalan %3-5'i varsayımsal kuarklara atfediliyorsa, (80 % -90) temel parçacıkların sabit elektrik ve manyetik alanlarında yoğunlaşıyorsa, bu temel parçacıkların doğada bulunmayan kuarklardan oluştuğuna dair doğrulanmamış iddia, Standart Model'in kendi çerçevesinde bile GÜÇLÜ görünür.

Standart Modeldeki protonun kuark bileşimi daha da içler acısı çıktı. 2 u-kuark ve bir d-kuarkın toplam kütlesi 8.81 MeV'dir ve bu, proton durgun kütlesinin (938.2720 MeV) yüzde 1'inden azdır. Yani, protonun yüzde 99'u, nükleer kuvvetleriyle birlikte ana yerçekimi ve eylemsizlik kütlesini yaratan bir şeye sahiptir ve bu kuarklarla ilgili DEĞİLDİR, ancak daha iyi bir uygulamaya layık bir ısrarla, sözde bilimsel hikaye anlatılmaya devam ediyoruz. protonun, harcanan tüm çabalara ve maddi kaynaklara rağmen doğada hiç bulunmamış kuarklardan oluştuğu iddia ediliyor ve bu ALDATMACA'ya inanmamızı istiyorlar. - Matematik herhangi bir MASAL yazabilir ve bunu "bilimin" "en yüksek" başarısı olarak gösterebilir. Peki, bilimi kullanırsanız, o zaman alan teorisini kullanarak proton alanlarının hesaplamalarına göre, sabit elektrik alanı 3.25 MeV'lik bir enerji içerir ve varsayımsal kuarkların kütlesi için enerjinin geri kalanı çok ödünç alınır. nükleer kuvvetlerini yaratan protonun daha güçlü sabit manyetik alanı.

7 Standart Model ve temel parçacıkların alan teorisi

Temel parçacıkların alan teorisi, doğada bulunmayan kuarkların ve gluonların varlığını reddeder, varsayımsal güçlü ve zayıf etkileşimlerin varlığını (kuantum teorisi tarafından varsayılır) ve yazışmaların varlığını reddeder. üniter simetri gerçeklik.
Tau lepton, müonun uyarılmış halidir ve nötrino, müon nötrinosunun uyarılmış halidir.
(W ±-bosonlar, Z 0-boson) sıradan vektör mezonlardır ve diğer doğa yasalarının yanı sıra enerjinin korunumu yasasının göz ardı edilmesiyle ilişkili etkileşimlerin taşıyıcıları değildir.
Bir foton doğada sadece gerçek durumda bulunur. Temel parçacıkların sanal durumu, doğa yasalarının matematiksel bir manipülasyonudur.
Nükleer kuvvetler esas olarak yakın bölgedeki nükleonların manyetik alanlarının etkileşimlerine indirgenir.
Kararsız temel parçacıkların bozunmasının nedenleri, bozunma kanallarının varlığına ve doğa yasalarına dayanır. Bir atom veya çekirdeği gibi temel bir parçacık, en düşük enerjiye sahip bir duruma eğilimlidir - yalnızca olasılıkları farklıdır.
Sözde "nötrino salınımları" veya daha doğrusu reaksiyonlar, daha ağır bir müon nötrinosunun bozunmasına yol açan durgun kütlelerindeki farka dayanır. Genel olarak, bir temel parçacığın diğerine muhteşem dönüşümü, elektromanyetizma yasalarıyla ve enerjinin korunumu yasasıyla çelişir. - Farklı türdeki nötrinoların farklı kümeleri vardır Kuantum sayıları, bunun sonucu olarak Elektromanyetik alanlar farklı, toplam iç enerjinin farklı bir değerine ve buna bağlı olarak kalan kütlenin farklı bir değerine sahiptirler. Ne yazık ki, doğa yasalarının matematiksel manipülasyonu, 20. yüzyılda masal teorileri ve fizik modelleri için norm haline geldi.

8 2017'nin başında dünyanın Wikipedia'sının gözünden fizikteki parçacıklar

Dünya Vikipedi açısından fizikteki Parçacıklar şöyle görünür:

Gerçekmiş gibi geçen bu resmin üzerine birkaç renk bindirdim çünkü ilavelere ihtiyacı var. Yeşil renk neyin doğru olduğunu vurgular. Biraz çıktı, ancak güvenilir bulunan TÜM bu. Daha açık bir renk de doğada olanı vurgular ama onu bize başka bir şeymiş gibi üflemeye çalışıyorlar. Eh, tüm renksiz kreasyonlar MASALLAR dünyasındandır. Ve şimdi eklemelerin kendileri:

Doğada HİÇBİR kuark olmadığı gerçeği - Standart Model'in kendisinin destekçileri bilmek istemiyorlar, deneylerde kuarkların görünmezliğini "kanıtlamak" için tüm yeni MASALLARI bize aktarıyorlar.
Leptonların temel durumlarından, Temel Parçacıkların Alan Teorisine göre, doğada sadece karşılık gelen nötrinolar ve karşı parçacıklara sahip müonlu bir elektron bulunur. 1/2'ye eşit bir tau leptonunun spininin değeri, henüz bu parçacığın leptonların temel durumlarına ait olduğu anlamına gelmez - sadece aynı spinlere sahiptirler. Eh, her temel parçacık için uyarılmış durumların sayısı sonsuza eşittir - temel parçacıkların Alan teorisinin bir sonucu. Deneyciler zaten onları keşfetmeye başladılar ve tau lepton hariç diğer temel parçacıkların birçok uyarılmış durumlarını keşfettiler, ancak kendileri bunu henüz anlamadılar. Eh, bazıları için, boğazdaki bir kemik gibi temel parçacıkların Alan teorisinin tolere edileceği ve hatta yeniden öğrenirlerse daha da iyi olacağı gerçeği.
Doğada ayar bozonları YOKTUR - doğada sadece birim spinli temel parçacıklar vardır: bunlar foton ve vektör mezonlardır (bunlar muhteşem etkileşimlerin taşıyıcıları olarak göstermeyi severler, örneğin "zayıf" etkileşim) uyarılmış halleriyle , hem de mezonların ilk heyecanlı hali.
Muhteşem Higgs bozonları, temel parçacıkların yerçekimi Teorisi ile çelişir. Vektör mezonunu patlatmaya çalışan Higgs bozonunun kisvesi altındayız.
Doğada temel parçacıklar YOKTUR - doğada sadece temel parçacıklar vardır.
Süpereşler de diğer varsayımsal temel parçacıklar gibi MASAL dünyasındandır. Bugün, yazarın adı ne olursa olsun, masallara körü körüne inanılamaz. Herhangi bir parçacığı icat edebilirsiniz: Dirac'ın "manyetik monopolü", bir Planck parçacığı, bir parton, farklı şekiller kuarklar, ruhlar, "steril" parçacıklar, graviton (gravitino) ... - bu sadece SIFIR kanıt. - Bilimin başarısı için verilen herhangi bir sözde bilimsel kuklaya dikkat etmeyin.
Doğada bileşik parçacıklar vardır ama bunlar baryon, hiperon ve mezon değildir. - Bunlar atomlar. atom çekirdeği, baryonik maddenin iyonları ve moleküllerinin yanı sıra yıldızlar tarafından devasa miktarlarda yayılan elektron nötrinolarının bileşikleri.
Temel parçacıkların alan teorisine göre, doğada farklı yarı tamsayılı spin değerlerine sahip baryon grupları olmalıdır: 1/2, 3/2, 5/2, 7/2, .... Keşke deneyciler büyük dönüşlü baryonları keşfetmede başarılı olurlar.
Mezonlar, uyarılmış durumlarıyla (tarihsel olarak rezonanslar olarak adlandırılır) basit (sıfır dönüşlü) ve vektör (tamsayı dönüşlü) olarak ayrılır. Fizik, deneyciler arasında gözle görülür bir ilgi olmamasına rağmen, doğada vektör mezonlarını keşfetmeye başladı bile.
Elektronun başka, daha büyük bir temel parçacıkla değiştirildiği kısa ömürlü yapay olarak yaratılmış egzotik atomlar - bu "fizikçilerin eğlendiği" dünyadan. Ve onların mega dünyada yeri yok.
Doğada hiçbir güçlü etkileşim olmadığından (ancak sadece nükleer kuvvetler vardır ve bunlar farklı kavramlar olduğundan) doğada egzotik hadronlar yoktur ve bu nedenle doğada egzotik olanlar da dahil olmak üzere hiçbir hadron yoktur.

Herhangi bir parçacığı bir sözde teori için destek olarak icat edebilir ve sonra onu "bilim"in bir zaferi olarak sunabilirsiniz, ancak doğa bunu umursamıyor.

Bugün açıkça görülüyor ki dünyada Vikipedi'de bulunan temel parçacıklar hakkındaki bilgilere güvenmek MÜMKÜN DEĞİLDİR. Gerçekten güvenilir deneysel bilgilere, bilimin en yüksek başarıları olarak, ancak gerçekte sıradan matematiksel MASALLAR olarak poz vererek, soyut teorik yapıların temelsiz açıklamalarını eklediler. Dünyanın Wikipedia'sı bilimden para kazanan, yazarların parasıyla yayın için makaleleri kabul eden yayınevlerinin bilgisine körü körüne güvendi - bu yüzden BİLİM'i geliştiren fikirleri olanlar yerine parası olanlar yayınlanıyor. Bilim adamları küresel Wikipedia'da bir kenara itildiğinde ve makalelerin içeriği uzmanlar tarafından KONTROL EDİLMEZSE böyle olur. Matematiksel peri masallarının destekçileri, 20. yüzyılın başında, mikrokozmosun fiziğinin, o zamanlar hüküm süren sanrılara bir alternatif olarak ortaya çıktığını unutarak, dogmalarına karşı mücadeleyi küçümseyerek "alternatifizm" olarak adlandırıyorlar. Fizik, mikro kozmosu incelerken pek çok yeni şey buldu, ancak gerçek deneysel verilerle birlikte, kendi başına bir şeyi inceleyen ve bilimin en yüksek başarısı olarak poz veren bir soyut teorik yapı akışı da fiziğe döküldü. Belki de bu teorik kurguların yarattığı sanal dünyada, onların icat ettiği "doğa yasaları" işe yarar, ancak fizik doğanın kendisini ve yasalarını inceler ve matematikçiler istedikleri kadar eğlenebilirler. Bugün 21. yüzyıl fiziği, kendisini 20. yüzyılın yanılgılarından ve dolandırıcılığından arındırmaya çalışıyor..

9 Standart model ve gerçeğe uygun

Sicim teorisyenleri, onu Standart Model ile karşılaştırarak ve sicim teorisi için kampanya yürüterek, Standart Modelin deneysel verilere uyması için 19 serbest parametreye sahip olduğunu iddia ederler.

Bir şey eksik. Standart Model hala kuark modeli olarak adlandırıldığında, bunun için sadece 3 kuark yeterliydi. Ancak geliştikçe, Standart Modelin kuark sayısını 6'ya (alt, üst, tuhaf, tılsımlı, sevimli, gerçek) artırması gerekiyordu ve her varsayımsal kuark da üç renkle donatıldı (r, g, b) - biz 6 * 3 = 18 varsayımsal parçacık olsun. Ayrıca, "hapsedilme" adı verilen benzersiz bir yeteneğe sahip olmaları gereken 8 gluon eklemeleri gerekiyordu. 18 peri kuark artı doğada da yeri olmayan 8 peri gluon - bu, 19 serbest montaj parametresi dışında zaten 26 kurgusal nesne. – Model, yeni deneysel verilere uyması için yeni kurgusal öğelerle büyüdü. Ancak peri kuarklar için renklerin tanıtılması yeterli değildi ve bazıları şimdiden kuarkların karmaşık yapısından bahsetmeye başladı.

Kuark modelinin Standart Modele dönüştürülmesi, Lagrange'ın aşırı büyümesine yol açan kaçınılmaz çöküşü önlemek için gerçeğe uyum sağlama sürecidir:

Ve Standart Model yeni "yetenekler" ile nasıl inşa edilirse edilsin, bundan bilimsel olmayacak - temel yanlıştır.

10 21. yüzyılın fiziği: Standart Model - özet

Standart Model (temel parçacıkların), nasıl özelleştirilirse uyarlansın, gerçeklikle pek bağdaşmayan varsayımsal bir yapıdır:

Üç tip ayar dönüşümüne göre dünyamızın simetrisi kanıtlanmamıştır;
Kuarklar doğada hiçbir enerjide bulunmaz - doğada kuark yoktur;
Gluonlar doğada hiçbir şekilde var olamazlar.;
Doğada zayıf bir etkileşimin varlığı kanıtlanmamıştır ve doğanın buna ihtiyacı yoktur;
Güçlü kuvvet icat edildi nükleer kuvvetler yerine (aslında doğada var);
Sanal parçacıklar enerjinin korunumu yasasına aykırıdır- doğanın temel yasası;
Doğada ayar bozonlarının varlığı kanıtlanmamıştır - doğada sadece bozonlar vardır.

Umarım açıkça görebilirsin: Standart Modelin hangi temel üzerine inşa edildiğini.

Bulunamadı, kanıtlanmadı vb. bu, henüz bulunmadığı ve henüz kanıtlanmadığı anlamına gelmez - bu, Standart Model'in temel unsurlarının doğasında var olduğuna dair bir kanıt olmadığı anlamına gelir. Dolayısıyla Standart Model, doğaya uymayan yanlış bir temele dayanmaktadır. Bu nedenle, Standart Model fizikte bir yanılgıdır. Standart Model'in destekçileri, insanların Standart Model'in masallarına inanmaya devam etmelerini istiyor, yoksa yeniden öğrenmek zorunda kalacaklar. Standart Model'in eleştirisini görmezden gelirler ve fikirlerini bilimin çözümü olarak sunarlar. Ancak fizikteki kavram yanılgıları, bilimin kanıtladığı tutarsızlıklara rağmen tekrarlanmaya devam ettiğinde, fizikteki kavram yanılgıları fizikte bir ALDATMACA'ya dönüşür.

Standart Model'in ana hamisi, kanıtlanmamış matematiksel varsayımlar topluluğu (basitçe söylemek gerekirse, matematiksel MASALLAR koleksiyonu veya Einstein'a göre) fizikteki yanlış anlamalara da atfedilebilir: tutarsız düşünce kırıntılarından uydurulmuş bir dizi çılgın fikir") doğanın temel yasasıyla - enerjinin korunumu yasasıyla - hesaba katmak istemeyen "Kuantum Teorisi" olarak adlandırılır. Kuantum teorisi, doğa yasalarını seçici olarak hesaba katmaya ve matematiksel manipülasyonlara girmeye devam ettiği sürece, onun başarılar bilimsel olanlara atfedilemez.Bilimsel bir teori kesinlikle doğa yasaları içinde çalışmalı veya bunların yanlışlığını kanıtlamalıdır, aksi takdirde bilimin sınırlarını aşacaktır.

Bir zamanlar, Standart Model, mikro dünya üzerinde deneysel verilerin birikmesinde belirli bir olumlu rol oynadı - ancak o zaman sona erdi. Eh, deneysel veriler Standart Model kullanılarak elde edildiğinden ve elde edilmeye devam edildiğinden, güvenilirlikleri hakkında soru ortaya çıkmaktadır. Keşfedilen temel parçacıkların kuark bileşiminin gerçeklikle hiçbir ilgisi yoktur. - Bu nedenle, Standart Model kullanılarak elde edilen deneysel veriler, model çerçevesi dışında ek doğrulama gerektirir.

Yirminci yüzyılda Standart Modele büyük umutlar bağlandı, bilimin en yüksek başarısı olarak sunuldu, ancak yirminci yüzyıl sona erdi ve onunla birlikte yanlış bir temel üzerine inşa edilmiş başka bir matematiksel masalın fiziğe hakim olma zamanı sona erdi. "Temel Parçacıkların Standart Modeli" olarak adlandırılır. Bugün, Standart Modelin yanlışlığı, onu fark etmek İSTEMEYENLER tarafından FARK EDİLMEMEKTEDİR.

Vladimir Gorunoviç

Joaquim Mathias liderliğindeki bir grup bilim insanı tarafından yakın zamanda yapılan bir keşif, ilk kez modern parçacık fiziğinin temelini, yani Standart Modeli ciddi şekilde sarstı. Araştırmacılar, bu modelin hesaba katmadığı bir B-meson parçacığının bozunmasının standart olmayan bir varyantını tahmin etmeyi başardılar. Ayrıca, tahminleri neredeyse anında deneysel olarak doğrulandı.

Unutulmamalıdır ki, son yıllarda, temel parçacıkların çalışmasına dahil olan fizikçiler, bu disiplinin, herkesin aşina olduğu Standart Model çerçevesinde zaten çok küçüldüğünü söylüyorlar. Gerçekten de, kendi çerçevesi içinde açıklanması zor olan birçok fenomen zaten kaydedilmiştir. Örneğin, bu model hangi parçacıkların karanlık maddeyi oluşturabileceğini tahmin edemez ve ayrıca bilim adamlarına uzun süredir işkence eden - Evrenimizde neden antimaddeden daha fazla madde var (baryon asimetrisi) sorusuna cevap vermez. Ve çok uzun zaman önce yazdığımız çekirdeklerin soğuk dönüşüm sürecinin Erzionic yorumu da aynı Standart Modelin "eyleminin" ötesine geçiyor.

Bununla birlikte, çoğu fizikçi, temel parçacıkların gizemli yaşamını açıklamanın bu özel yoluna hala bağlı kalmaktadır. Kısmen şimdiye kadar hiç kimsenin daha iyi bir şey yaratmamış olmasından dolayı, kısmen de Standart Modelin tahminlerinin çoğunun hala deneysel doğrulamaya sahip olması nedeniyle (bu, alternatif hipotezler hakkında söylenemez). Ayrıca, yakın zamana kadar, deneylerde bu modelden ciddi bir sapma bulunamamıştır. Ancak, çok uzun zaman önce olmuş gibi görünmüyor. Bu, tıpkı Newton'un evrensel yerçekimi teorisinin genel görelilik çerçevesinde özel bir yerçekimi durumu gibi görünmesi gibi, mevcut Standart Modelin özel bir durum gibi görüneceği tamamen yeni bir parçacık fiziği teorisinin doğuşu anlamına gelebilir.

Her şey, Joaquim Mathias liderliğindeki uluslararası bir fizikçi grubunun, B-mesonunun bozunma olasılığındaki ne tür sapmaların Standart Modelden ayrılabileceği ve yeni fiziği gösterebileceği konusunda birkaç tahminde bulunmasıyla başladı. Size hatırlatmama izin verin, bir B-meson, bir b-kuark ve bir d-antikuarktan oluşan bir parçacıktır. Standart Model hükümlerine göre, bu parçacık bozunarak bir müona (negatif yüklü bir parçacık, aslında çok ağır bir elektron) ve bir antimuon'a dönüşebilir, ancak böyle bir olayın olasılığı çok yüksek değildir. Bununla birlikte, geçen yıl Kyoto'daki bir konferansta, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda çalışan fizikçiler, böyle bir bozulmanın izlerini (ve teorik olarak tahmin edilen olasılıkla) düzeltebildiklerini bildirdiler.

Matthias grubu, bu mezonun biraz farklı şekilde bozunması gerektiğini düşündü - bir çift müon ve şimdiye kadar bilinmeyen bir K * parçacığına, hemen hemen hemen bir kaon ve bir pion'a (iki daha hafif mezon) bozunur. Bilim adamlarının 19 Temmuz'da Avrupa Fizik Derneği toplantısında ve bu etkinlikte konuşanlardan bir sonraki konuşmacıda araştırmalarının sonuçlarını bildirmeleri dikkat çekicidir (bu, Büyük Hadron'dan LHCb işbirliğinden fizikçi Nicolas Serra idi. Collider), grubunun bu tür arızaların izlerini düzeltmeyi başardığını bildirdi. Ayrıca, Serra grubunun deneysel sonuçları, Dr. Matthias ve ortak yazarlarının raporunda öngörülen sapmalarla neredeyse tamamen çakıştı!

İlginç bir şekilde, fizikçiler bu sonuçları istatistiksel olarak 4.5σ ile değerlendirirler, bu da açıklanan olayın güvenilirliğinin çok, çok yüksek olduğu anlamına gelir. Size hatırlatmama izin verin, üç σ'nın deneysel kanıtlarının önemli öneme sahip sonuçlar olarak kabul edildiğini ve beş σ'nın köklü bir keşif olarak kabul edildiğini - bu, nihayet izleri bulunan geçen yılki deneylerin sonuçlarına atanan önem değeridir. Higgs bozonunun varlığından.

Bununla birlikte, Dr. Matthias, henüz sonuçlara varmak için acele edilmemesi gerektiğine inanıyor. "Bu sonuçları doğrulamak için ek teorik çalışmalar yanı sıra yeni ölçümler. Bununla birlikte, eğer sonuçlarımız gerçekten doğruysa, yeni bir fiziğin - genel olarak kabul edilen Standart Modelden daha genel bir teori - varlığının ilk doğrudan doğrulanmasıyla karşı karşıya kalacağız. Higgs bozonu sonunda Standart Model bulmacasının bir araya getirilmesine izin verdiyse, bu sonuçlar yeni bir bulmacanın ilk parçası olabilir. daha büyük boy"diyor bilim adamı.

“Bir grup yetenekli ve kendini adamış insanın neden hayatlarını, görülemeyecek kadar küçük nesnelerin peşinden koşmaya adadığını merak ediyoruz? Aslında parçacık fizikçilerinin sınıflarında, insan merakı ve içinde yaşadığımız dünyanın nasıl çalıştığını keşfetme arzusu kendini gösteriyor.” Sean Carroll

Kuantum mekaniği deyiminden hala korkuyorsanız ve hala standart modelin ne olduğunu bilmiyorsanız - cat'e hoş geldiniz. Yayınımda, temelleri olabildiğince basit ve açık bir şekilde açıklamaya çalışacağım. kuantum dünyası, hem de temel parçacık fiziği. Fermiyonlar ve bozonlar arasındaki temel farkların neler olduğunu, kuarkların neden bu kadar garip isimleri olduğunu ve son olarak neden herkesin Higgs Bozonu'nu bulmaya bu kadar hevesli olduğunu bulmaya çalışacağız.

Neyden yapılmışız?

Peki, mikrokozmosa yolculuğumuza basit bir soruyla başlayacağız: Etrafımızdaki nesneler nelerden oluşuyor? Dünyamız, tıpkı bir ev gibi, özel bir şekilde bir araya getirildiğinde yeni bir şey yaratan birçok küçük tuğladan oluşur. dış görünüş değil, aynı zamanda özellikleri bakımından da. Aslında, onlara yakından bakarsanız, çok fazla farklı blok türü olmadığını göreceksiniz, sadece her seferinde farklı şekillerde birbirlerine bağlanarak yeni formlar ve fenomenler oluşturuyorlar. Her blok, hikayemde tartışılacak olan bölünmez bir temel parçacıktır.

Örneğin, bir madde alalım, Mendeleev'in periyodik sisteminin ikinci elementi, bir soy gaz olsun, helyum. Evrendeki diğer maddeler gibi, helyum da atomlar arasındaki bağlardan oluşan moleküllerden oluşur. Ama bu durumda, bizim için helyum biraz özel çünkü sadece bir atom.

Atom nelerden oluşur?

Helyum atomu, iki elektronun etrafında döndüğü atom çekirdeğini oluşturan iki nötron ve iki protondan oluşur. En ilginç şey, burada kesinlikle bölünmez olan tek şey elektron.

Kuantum dünyasının ilginç bir anı

Nasıl az temel bir parçacığın kütlesi, daha fazla o yer kaplıyor. Bu nedenle protondan 2000 kat daha hafif olan elektronlar, bir atomun çekirdeğinden çok daha fazla yer kaplar.

Nötronlar ve protonlar sözde gruba aittir. hadronlar(güçlü etkileşime tabi parçacıklar) ve daha kesin olmak gerekirse, baryonlar.

Hadronlar gruplara ayrılabilir
Üç kuarktan oluşan baryonlar

Bir çiftten oluşan mezonlar: parçacık-karşıt parçacık

Nötron, adından da anlaşılacağı gibi, nötr yüklüdür ve iki aşağı ve bir yukarı kuark olmak üzere ikiye ayrılabilir. Pozitif yüklü bir parçacık olan proton, bir aşağı kuark ve iki yukarı kuark olmak üzere ikiye ayrılır.

Evet, evet, şaka yapmıyorum, onlara gerçekten üst ve alt denir. Üst ve alt kuarkları ve hatta elektronu bile keşfetseydik, onların yardımıyla tüm Evreni tanımlayabilecekmişiz gibi görünüyor. Ancak bu ifade gerçeklerden çok uzak olacaktır.

Ana sorun, parçacıkların bir şekilde birbirleriyle etkileşime girmesi gerektiğidir. Eğer dünya sadece bu üçlüden (nötron, proton ve elektron) ibaret olsaydı, o zaman parçacıklar uzayın uçsuz bucaksız genişliklerinde uçarlardı ve asla hadronlar gibi daha büyük oluşumlarda bir araya gelmezlerdi.

Fermiyonlar ve Bozonlar

Oldukça uzun zaman önce, bilim adamları standart model adı verilen temel parçacıkların uygun ve özlü bir temsil biçimini icat ettiler. Tüm temel parçacıkların bölündüğü ortaya çıktı. fermiyonlar, hangi tüm madde oluşur ve bozonlar taşıyan Farklı çeşit fermiyonlar arasındaki etkileşimler.

Bu gruplar arasındaki fark çok açıktır. Gerçek şu ki, kuantum dünyasının yasalarına göre, fermiyonlar hayatta kalmak için biraz alana ihtiyaç duyarken, karşılıkları olan bozonlar, trilyonlarca üst üste kolayca yaşayabilirler.

fermiyonlar

Daha önce de belirtildiği gibi bir grup fermiyon çevremizde görünür madde yaratır. Gördüğümüz her şey, nerede olursa olsun, fermiyonlar tarafından yaratılır. Fermiyonlar ikiye ayrılır kuarklar birbirleriyle güçlü bir şekilde etkileşime giren ve hadronlar gibi daha karmaşık parçacıkların içinde hapsolmuş olan ve leptonlar muadillerinden bağımsız olarak uzayda özgürce var olan .

kuarklar iki gruba ayrılır.

Üst tip. +23 yüklü yukarı kuarklar şunları içerir: yukarı, tılsım ve gerçek kuarklar
Alt tip. -13 yüklü aşağı tip kuarklar şunları içerir: aşağı, garip ve çekici kuarklar

Doğru ve sevimli en büyük kuarklar, yukarı ve aşağı ise en küçüğüdür. Kuarklara neden böyle sıra dışı isimler ve daha doğrusu "tatlar" verildi, bilim adamları için hala bir tartışma konusu.

leptonlar da iki gruba ayrılır.

"-1" yükü olan ilk grup şunları içerir: bir elektron, bir müon (daha ağır parçacık) ve bir tau parçacığı (en kütleli)
Nötr yüklü ikinci grup şunları içerir: elektron nötrino, müon nötrino ve tau nötrino

Nötrino, tespit edilmesi neredeyse imkansız olan küçük bir madde parçacığıdır. Yükü her zaman 0'dır.

Soru, fizikçilerin öncekilerden daha da büyük olacak birkaç nesil daha parçacık bulup bulamayacağı ortaya çıkıyor. Buna cevap vermek zor, ancak teorisyenler lepton ve kuark nesillerinin üç ile sınırlı olduğuna inanıyorlar.

Herhangi bir benzerlik bulamadınız mı? Hem kuarklar hem de leptonlar, birim başına sorumlu birbirinden farklı olan iki gruba ayrılır? Ama bundan sonra daha fazlası...

bozonlar

Onlar olmadan, fermiyonlar evrenin etrafında sürekli bir akış halinde uçarlardı. Ancak bozonları değiş tokuş eden fermiyonlar birbirlerine bir tür etkileşim anlatırlar. Bozonların kendileri birbirleriyle etkileşime girmezler.

Bozonlar tarafından iletilen etkileşim:

elektromanyetik, parçacıklar - fotonlar. Bu kütlesiz parçacıklar ışığı iletir.
güçlü nükleer, parçacıklar gluonlardır. Onların yardımıyla, bir atomun çekirdeğindeki kuarklar ayrı parçacıklara bozunmazlar.
Zayıf nükleer, parçacıklar - W ve Z bozonları. Onların yardımıyla fermiyonlar kütle, enerji ile aktarılır ve birbirlerine dönüşebilirler.
yerçekimsel , parçacıklar - gravitonlar. Mikrokozmos ölçeğinde son derece zayıf bir güç. Sadece süper kütleli cisimlerde görünür hale gelir.

Yerçekimi etkileşimi hakkında bir rezervasyon.
Gravitonların varlığı henüz deneysel olarak doğrulanmadı. Sadece teorik bir versiyon şeklinde varlar. Standart modelde çoğu durumda dikkate alınmazlar.

Hepsi bu, standart model monte edildi.

Sorun yeni başladı

Parçacıkların diyagramdaki çok güzel temsiline rağmen, iki soru kaldı. Parçacıklar kütlelerini nereden alırlar ve nedir? Higgs bozonu, bozonların geri kalanından öne çıkıyor.

Higgs bozonunu kullanma fikrini anlamak için kuantum alan teorisine dönmemiz gerekiyor. Basit bir ifadeyle, tüm dünyanın, tüm Evrenin en küçük parçacıklardan değil, birçok farklı alandan oluştuğu söylenebilir: gluon, kuark, elektronik, elektromanyetik vb. Tüm bu alanlarda sürekli olarak hafif dalgalanmalar meydana gelir. Ama biz onların en güçlülerini temel parçacıklar olarak algılarız. Evet ve bu tez oldukça tartışmalıdır. Parçacık-dalga ikiliği açısından, farklı durumlarda mikro kozmosun aynı nesnesi bir dalga gibi, bazen temel bir parçacık gibi davranır, yalnızca süreci gözlemleyen bir fizikçinin durumu modellemesinin ne kadar uygun olduğuna bağlıdır. .

Higgs alanı

Ortalaması sıfıra gitmek istemeyen bir Higgs alanı olduğu ortaya çıktı. Sonuç olarak, bu alan Evren boyunca sıfır olmayan sabit bir değer almaya çalışır. Alan, Higgs Bozonu'nun güçlü dalgalanmaların bir sonucu olarak ortaya çıktığı her yerde ve sabit arka planı oluşturur.
Ve parçacıklara kütle kazandırılması Higgs alanı sayesindedir.
Temel bir parçacığın kütlesi, Higgs alanıyla ne kadar güçlü etkileşime girdiğine bağlıdır. sürekli içinde uçuyor.
Ve Higgs bozonu nedeniyle ve daha özel olarak alanı nedeniyle, standart modelin pek çok benzer parçacık grubuna sahip olmasıdır. Higgs alanı, nötrinolar gibi birçok ek parçacığın yaratılmasını zorladı.

Sonuçlar

Bana anlatılanlar, Standart Model'in doğası ve neden Higgs Bozonu'na ihtiyacımız olduğuna dair en yüzeysel anlayıştı. Bazı bilim adamları, 2012'de bulunan ve LHC'deki Higgs bozonuna benzeyen bir parçacığın sadece istatistiksel bir hata olduğunu umuyorlar. Ne de olsa Higgs alanı, doğanın güzel simetrilerinin çoğunu kırarak fizikçilerin hesaplarını daha da kafa karıştırıcı hale getiriyor.
Hatta bazıları, Standart Modelin kusurlu olması nedeniyle son yıllarını yaşadığına inanıyor. Ancak bu deneysel olarak kanıtlanmamıştır ve temel parçacıkların standart modeli, insan düşüncesinin dehasının geçerli bir örneği olmaya devam etmektedir.

Tüm maddeler kuarklardan, leptonlardan ve parçacıklardan oluşur - etkileşimlerin taşıyıcıları.

Bugünün standart modeli, evrenin orijinal olarak inşa edildiği kaynak malzeme hakkındaki anlayışımızı en iyi yansıtan teori olarak adlandırılmaktadır. Ayrıca bu temel bileşenlerden maddenin nasıl oluştuğunu ve aralarındaki etkileşimin kuvvetlerini ve mekanizmalarını tam olarak açıklar.

Yapısal bir bakış açısından, atom çekirdeğini oluşturan temel parçacıklar ( nükleonlar) ve genel olarak tüm ağır parçacıklar - hadronlar (baryonlar ve mezonlar) - genellikle temel olarak adlandırılan daha basit parçacıklardan oluşur. Bu rolde, maddenin gerçekten temel birincil unsurları, kuarklar elektrik yükü protonun birim pozitif yükünün 2/3'üne veya -1/3'üne eşit olan . En yaygın ve en hafif kuarklar denir tepe ve daha düşük ve sırasıyla belirtmek, sen(İngilizceden yukarı) ve d(aşağı). Bazen denir proton ve nötron protonun bir kombinasyondan oluşması nedeniyle kuark uud ve nötron udd.Üst kuarkın 2/3 yükü vardır; daha düşük - negatif yük-1/3 . Proton iki yukarı ve bir aşağı kuarktan ve nötron bir yukarı ve iki aşağı kuarktan oluştuğu için, proton ve nötronun toplam yükünün kesinlikle 1 ve 0'a eşit olduğunu kendiniz doğrulayabilirsiniz ve Standart Modelin bu konudaki gerçekliği yeterince tanımladığından emin olun. Diğer iki kuark çifti daha egzotik parçacıkların parçasıdır. İkinci çiftten kuarklar denir büyülenmiş - c(itibaren Charmed) ve garip - s(itibaren garip). Üçüncü çift ise doğru - t(itibaren gerçek, veya İngilizce. gelenekler tepe) ve güzel - b(itibaren güzellik, veya İngilizce. gelenekler alt) kuarklar. Standart Model tarafından tahmin edilen ve çeşitli kuark kombinasyonlarından oluşan hemen hemen tüm parçacıklar deneysel olarak keşfedilmiştir.

Başka bir yapı seti, adı verilen tuğlalardan oluşur. leptonlar. Leptonların en yaygını - uzun zamandır bizim için biliniyor elektron atomların yapısının bir parçası olan, ancak nükleer etkileşimlere katılmayan, atomlar arası olanlarla sınırlı olan. Buna ek olarak (ve onun eşleştirilmiş antiparçacığı pozitron) leptonlar daha ağır parçacıkları içerir - karşı parçacıkları ile müon ve tau lepton. Ek olarak, her lepton sıfır (veya pratik olarak sıfır) durgun kütleye sahip kendi yüksüz parçacığına atanır; bu tür parçacıklara sırasıyla elektron, müon veya taon denir. nötrino.

Böylece, kuarklar gibi leptonlar da üç "aile çifti" oluşturur. Böyle bir simetri, teorisyenlerin gözlemci gözünden kaçmamıştır, ancak bunun için henüz ikna edici bir açıklama yapılmamıştır. Her ne olursa olsun, kuarklar ve leptonlar evrenin temel yapı taşlarıdır.

Madalyonun diğer yüzünü -kuarklar ve leptonlar arasındaki etkileşim kuvvetlerinin doğasını- anlamak için, modern teorik fizikçilerin kuvvet kavramını nasıl yorumladıklarını anlamanız gerekir. Bir benzetme bize bu konuda yardımcı olacaktır. Cambridge'deki Cam Nehri'nde karşılıklı parkurlarda kürek çeken iki kayıkçı hayal edin. Cömertlikten bir kürekçi, bir meslektaşına şampanya ikram etmeye karar verdi ve birbirlerinin yanından geçtiklerinde ona bir şişe dolusu şampanya fırlattı. Momentumun korunumu yasasının bir sonucu olarak, birinci kürekçi şişeyi fırlattığında teknesinin rotası düz çizgiden ters yönde sapmış ve ikinci kürekçi şişeyi yakaladığında momentumu kendisine aktarılmıştır, ve ikinci tekne de doğrusal rotadan saptı, ancak ters yönde. Böylece şampanya alışverişi sonucunda her iki tekne de yön değiştirdi. Newton mekaniğinin yasalarına göre bu, tekneler arasında bir kuvvet etkileşimi meydana geldiği anlamına gelir. Ama tekneler birbirleriyle doğrudan temas etmediler, değil mi? Burada hem görsel olarak görüyoruz hem de sezgisel olarak anlıyoruz ki tekneler arasındaki etkileşim kuvveti, dürtünün taşıyıcısı - bir şişe şampanya tarafından aktarılıyor. Fizikçiler buna etkileşim taşıyıcısı.

Tam olarak aynı kuvvet etkileşimleri parçacıklar arasında, bu etkileşimlerin parçacık-taşıyıcılarının değişimi yoluyla meydana gelir. Aslında, parçacıklar arasındaki etkileşimin temel kuvvetleri arasında, yalnızca farklı parçacıklar bu etkileşimlerin taşıyıcıları olarak hareket ettiği sürece ayrım yaparız. Bu tür dört etkileşim vardır: kuvvetli(kuarkları parçacıkların içinde tutan şey budur), elektromanyetik, güçsüz(bir çeşit radyoaktif bozunmaya yol açan şey budur) ve yerçekimsel. Güçlü renk etkileşiminin taşıyıcıları gluonlar kütlesi ve elektrik yükü olmayan. Bu tür bir etkileşim, kuantum renk dinamiği ile tanımlanır. Elektromanyetik etkileşim, kuantum alışverişi yoluyla gerçekleşir. Elektromanyetik radyasyon, denilen fotonlar ve ayrıca kütleden yoksun . Zayıf etkileşim, aksine, kitlesel olarak iletilir. vektör veya ayar bozonları bir protondan 80-90 kat daha fazla "ağırlıklı" olan - laboratuvar koşullarında ilk olarak sadece 1980'lerin başında keşfedildiler. Son olarak, yerçekimi etkileşimi, öz-kütle değişimi yoluyla iletilir. gravitonlar- bu aracılar henüz deneysel olarak tespit edilmemiştir.

Standart Model çerçevesinde, ilk üç tür temel etkileşim birleştirilmiştir ve artık ayrı ayrı düşünülmemektedir, ancak tek bir doğanın gücünün üç farklı tezahürü olarak kabul edilmektedir. Analojiye dönecek olursak, Cam Nehri üzerinde yan yana geçen başka bir çift kürekçinin bir şişe şampanya değil, sadece bir bardak dondurma değiştirdiklerini varsayalım. Bundan, tekneler de rotadan ters yönlerde sapacak, ancak çok daha zayıf olacak. Dışarıdan bir gözlemciye, bu iki durumda tekneler arasında farklı kuvvetlerin etki ettiği görünebilir: ilk durumda, bir sıvı alışverişi oldu (çoğumuz içeriğiyle ilgilendiğimiz için şişeyi hesaba katmamayı öneriyorum. ) ve ikincisinde - sağlam bir gövde (dondurma). Şimdi Cambridge'de o gün kuzey bölgeleri için nadir görülen bir yaz sıcağı olduğunu ve dondurmanın uçuş sırasında eridiğini hayal edin. Yani sıcaklıktaki bir miktar artış, aslında etkileşimin taşıyıcı olarak sıvı veya katı cismin hareket etmesine bağlı olmadığını anlamak için yeterlidir. Tekneler arasında farklı kuvvetlerin hareket ettiğini düşünmemizin tek nedeni, dondurma taşıyıcısının görünüşünün, sıcaklığın erimesi için çok düşük olması nedeniyle farklı olmasıydı. Sıcaklığı yükseltin - ve etkileşim güçleri görsel olarak birleşik görünecektir.

Evrende hareket eden kuvvetler de etkileşimin yüksek enerjilerinde (sıcaklıklarında) birleşir ve daha sonra onları ayırt etmek imkansızdır. Öncelikle birleştirmek(genellikle böyle adlandırılır) zayıf nükleer ve elektromanyetik etkileşim. Sonuç olarak, sözde elektrozayıf etkileşim Modern parçacık hızlandırıcıları tarafından geliştirilen enerjilerde laboratuvarda bile gözlemlendi. Evrenin başlarında, enerjiler o kadar yüksekti ki, Big Bang'den sonraki ilk 10-10 saniye içinde zayıf nükleer ve elektromanyetik kuvvetler arasında hiçbir çizgi yoktu. Ancak, Evrenin ortalama sıcaklığı 10 14 K'ye düştükten sonra, bugün gözlemlenen dört kuvvet etkileşiminin tümü birbirinden ayrıldı ve modern bir biçim aldı. Sıcaklık bu işaretin üzerindeyken, yalnızca üç temel kuvvet etki etti: güçlü, birleşik elektrozayıf ve yerçekimi etkileşimleri.

Elektrozayıf ve güçlü nükleer etkileşimlerin birleşmesi, 10 27 K mertebesindeki sıcaklıklarda meydana gelir. Laboratuvar koşulları altında, bu tür enerjiler şu anda elde edilemez. En güçlü modern hızlandırıcı - şu anda Fransa ve İsviçre sınırında yapım aşamasında olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı - parçacıkları, elektrozayıf ve güçlü nükleer etkileşimleri birleştirmek için gerekenin sadece %0,000000001'i olan enerjilere hızlandırabilecektir. Bu nedenle, muhtemelen, bu ilişkinin deneysel olarak doğrulanması için uzun bir süre beklememiz gerekecek. Modern Evrende böyle bir enerji yoktur, ancak varlığından ilk 10-35'te Evrenin sıcaklığı 10 27 K'nin üzerindeydi ve Evrende sadece iki kuvvet hareket etti - elektro güçlü ve yerçekimi etkileşimi. Bu süreçleri açıklayan teorilere "Büyük Birleşme Teorileri" (GUT'ler) denir. TVO'yu doğrudan test etmek mümkün değildir, ancak daha düşük enerjilerde meydana gelen süreçler hakkında belirli tahminler de verirler. Bugüne kadar, nispeten düşük sıcaklıklar ve enerjiler için tüm GUT tahminleri deneysel olarak doğrulanmıştır.

Dolayısıyla, Standart Model, genelleştirilmiş bir biçimde, maddenin kuarklardan ve leptonlardan oluştuğu ve aralarındaki güçlü, elektromanyetik ve zayıf etkileşimlerin büyük birleşme teorileri tarafından tanımlandığı Evrenin yapısının bir teorisidir. Böyle bir model, yerçekimini içermediği için tam değildir. Muhtemelen, sonunda daha eksiksiz bir teori geliştirilecektir ( santimetre. Evrensel Teoriler) ve bugün Standart Model elimizdekilerin en iyisidir.

"Elementler"

İnsanlığın bildiği en doğru bilimsel teori için ne aptalca bir isim. Çeyrekten fazla Nobel ödülleri Geçen yüzyılın fiziğinde, Standart Model ile doğrudan veya dolaylı olarak ilgili olan çalışmalara verildi. Elbette adı öyle ki, birkaç yüz ruble için bir iyileştirme satın alabilirsiniz. Herhangi bir teorik fizikçi, "neredeyse her şeyin inanılmaz bir teorisini" tercih ederdi, ki aslında öyle.

Birçoğu, 2012'de Higgs bozonunun keşfinin bilim adamları ve medyada yarattığı heyecanı hatırlıyor. Ancak keşfi bir sürpriz olarak veya birdenbire ortaya çıkmadı - Standart Model'in zaferler dizisinin ellinci yıldönümünü kutladı. Yerçekimi hariç her temel kuvveti içerir. Bunu çürütmeye ve laboratuvarda tamamen elden geçirilmesi gerektiğini göstermeye yönelik herhangi bir girişim - ve çok sayıda olmuştur - başarısız olmuştur.

Kısacası, Standart Model şu soruyu cevaplar: Her şey neyden yapılmıştır ve her şey nasıl bir arada durur?

En küçük yapı taşları

Fizikçiler basit şeyleri sever. En temel yapı taşlarını bulmak için her şeyi özüne indirgemek istiyorlar. Yüzlerce yap kimyasal elementlerçok kolay değil. Atalarımız her şeyin beş elementten oluştuğuna inanıyordu - toprak, su, ateş, hava ve eter. Beş, yüz on sekizden çok daha kolaydır. Ve ayrıca yanlış. Çevremizdeki dünyanın moleküllerden oluştuğunu ve moleküllerin atomlardan oluştuğunu kesinlikle biliyorsunuz. Kimyager Dmitri Mendeleev bunu 1860'larda anladı ve atomları bugün okullarda öğretilen elementler tablosunda sundu. Ancak bu kimyasal elementlerden 118 tane var: Antimon, arsenik, alüminyum, selenyum... ve 114 tane daha.

1932'de bilim adamları, tüm bu atomların sadece üç parçacıktan oluştuğunu biliyorlardı - nötronlar, protonlar ve elektronlar. Nötronlar ve protonlar çekirdekte birbirleriyle yakından ilişkilidir. Kendilerinden binlerce kat daha hafif olan elektronlar, çekirdeğin etrafında ışık hızına yakın bir hızla dönerler. Fizikçiler Planck, Bohr, Schrödinger, Heisenberg ve diğerleri yeni bir bilimi tanıttılar - Kuantum mekaniği- bu hareketi açıklamak için.

Orada durmak harika olurdu. Sadece üç parçacık var. Beşten bile daha kolay. Ama nasıl birbirlerine yapışırlar? Negatif yüklü elektronlar ve pozitif yüklü protonlar, elektromanyetizma kuvvetleri tarafından bir arada tutulur. Ancak protonlar çekirdekte bir araya toplanır ve pozitif yükleri onları uzaklaştırmalıdır. Nötr nötronlar bile yardımcı olmaz.

Bu protonları ve nötronları birbirine bağlayan nedir? "İlahi müdahale"? Ama ilahi bir varlık bile evrendeki 1080 proton ve nötronun her birini irade gücüyle tutmakta zorlanırdı.

Parçacık Hayvanat Bahçesini Genişletme

Bu arada doğa, hayvanat bahçesinde sadece üç parçacığı tutmayı umutsuzca reddediyor. Dört bile, çünkü Einstein tarafından tanımlanan ışık parçacığı olan fotonu hesaba katmamız gerekiyor. Anderson elektronları pozitif yük- pozitronlar - Dünya'ya uzaydan çarpanlar. Çekirdeği bir bütün olarak tutan pion Yukawa tarafından keşfedilip tahmin edildiğinde beş oldu.

Sonra müon geldi - elektrondan 200 kat daha ağır, ama onun ikizi. Saat yedi oldu. Çok kolay değil.

1960'larda yüzlerce "temel" parçacık vardı. İyi organize edilmiş bir periyodik tablo yerine, herhangi bir organizasyon veya prensip olmaksızın yalnızca uzun baryonlar (protonlar ve nötronlar gibi ağır parçacıklar), mezonlar (Yukawa pionları gibi) ve leptonlar (elektron ve zor nötrinolar gibi hafif parçacıklar) listeleri vardı. tasarım.

Ve bu uçurumda Standart Model doğdu. Aydınlatma yoktu. Arşimet "Eureka!" diye bağırarak küvetten atlamadı. Hayır, bunun yerine, 1960'ların ortalarında, birkaç akıllı insan, bu bataklığı önce sadece bir teoriye, ardından elli yıllık deneysel test ve teorik geliştirmeye dönüştüren önemli varsayımlarda bulundu.

Kuarklar. Lezzet dediğimiz altı seçeneğe sahipler. Çiçekler gibi ama lezzetli değil. Güller, zambaklar ve lavanta yerine, tuhaf ve büyülü, sevimli ve gerçek kuarklar ayağa kalktık. 1964'te Gell-Mann ve Zweig bize bir baryon yapmak için üç kuarkı nasıl karıştıracağımızı öğrettiler. Bir proton iki yukarı ve bir aşağı kuarktır; nötron - iki alt ve bir üst. Bir kuark ve bir antikuark alın ve bir mezon elde edin. Bir pion, yukarı veya aşağı bir antikuarkla ilişkili bir yukarı veya aşağı kuarktır. Uğraştığımız tüm maddeler yukarı ve aşağı kuarklar, antikuarklar ve elektronlardan oluşur.

Basitlik. Yine de tam olarak basit değil, çünkü kuarkları bağlı tutmak kolay değil. Birbirlerine o kadar sıkı bağlıdırlar ki, hiçbir zaman tek başına dolaşan bir kuark veya antikuark bulamazsınız. Bu bağlantının teorisi ve içinde yer alan parçacıklar, yani gluonlar, kuantum renk dinamiği olarak adlandırılır. Bu, Standart Model'in önemli bir parçasıdır, matematiksel olarak zordur ve hatta bazen temel matematik için çözülemez. Fizikçiler hesaplama yapmak için ellerinden geleni yaparlar, ancak bazen matematiksel aparat gelişmemiş görünmektedir.

Standart Modelin bir başka yönü de "lepton modeli"dir. Bu, Steven Weinberg'in kuantum mekaniğini parçacıkların nasıl etkileştiğine dair temel bilgilerle birleştiren ve onları tek bir teori halinde organize eden 1967 tarihli dönüm noktası niteliğindeki bir makalesinin başlığıdır. Elektromanyetizmayı dahil etti, onu belirli radyoaktif bozunmalara yol açan "zayıf kuvvet" ile ilişkilendirdi ve bunların aynı kuvvetin farklı tezahürleri olduğunu açıkladı. Bu model, temel parçacıklara kütle veren Higgs mekanizmasını içeriyordu.

O zamandan beri, Standart Model, elektromanyetizmada fotonun yaptığı gibi zayıf etkileşimlerde aynı rolü oynayan ağır parçacıklar olan çeşitli kuark çeşitlerinin ve W ve Z bozonlarının keşfi de dahil olmak üzere sonuçtan sonra sonucu tahmin etti. Nötrinoların kütleye sahip olma olasılığı 1960'larda gözden kaçırıldı, ancak birkaç on yıl sonra 1990'larda Standart Model tarafından doğrulandı.

Ancak, Standart Model tarafından uzun zamandır beklenen ve uzun zamandır beklenen 2012 yılında Higgs bozonunun keşfi sürpriz olmadı. Ancak parçacık fizikçilerinin düzenli olarak ufukta bekledikleri karanlık güçlere karşı Standart Model'in bir başka önemli zaferiydi. Fizikçiler, Standart Modelin basit bir model fikrine uymamasından hoşlanmazlar, matematiksel tutarsızlıklarından endişe duyarlar ve ayrıca denkleme yerçekimini dahil etmenin bir yolunu ararlar. Açıkçası, bu Standart Modelden sonra olabilecek farklı fizik teorilerine dönüşüyor. Büyük birleşme teorileri, süpersimetriler, teknorenk ve sicim teorisi böyle ortaya çıktı.

Ne yazık ki, Standart Model dışındaki teoriler, Standart Modelde başarılı deneysel doğrulamalar ve ciddi boşluklar bulamamışlardır. Elli yıl sonra, her şeyin teorisi olmaya en yakın olan Standart Modeldir. Hemen hemen her şeyin inanılmaz bir teorisi.