Zarrachalar modellari bilan ifodalangan jismoniy tizimlarga misollar. Zarrachalar fizikasi asoslarini buzdi. Epilog: Yulduzlarning o'limi

Bir xil ishni davom ettirish va boshqa natijalarni kutishning ma'nosi yo'q.

Albert Eynshteyn

Standart model (elementar zarralar)(inglizcha) Elementar zarrachalarning standart modeli) - barcha elementar zarrachalarning elektromagnit o'zaro ta'siri, xayoliy zaif va faraziy kuchli o'zaro ta'siriga sun'iy ravishda ajratilgan elektromagnit o'zaro ta'sirlarning tarkibiy qismlaridan birini tavsiflovchi tabiatga mos kelmaydigan nazariy konstruktsiya. Standart model tortishish kuchini o'z ichiga olmaydi.

Birinchidan, kichik bir chekinish. FIZIKA doirasida harakat qiluvchi elementar zarrachalarning maydon nazariyasi FIZIKA tomonidan tasdiqlangan asosga tayanadi:

klassik elektrodinamika,
kvant mexanikasi,
Saqlanish qonunlari fizikaning asosiy qonunlaridir.

Bu elementar zarralarning maydon nazariyasi tomonidan qo'llaniladigan ilmiy yondashuv o'rtasidagi tub farq - Haqiqiy nazariya qat'iy ravishda tabiat qonunlari doirasida harakat qilishi kerak: FAN bu bilan bog'liq.

Tabiatda mavjud bo'lmagan elementar zarralardan foydalanish, tabiatda mavjud bo'lmagan fundamental o'zaro ta'sirlarni o'ylab topish yoki tabiatda mavjud bo'lgan o'zaro ta'sirlarni ertak bilan almashtirish, tabiat qonunlarini mensimaslik, ular ustida matematik manipulyatsiyalar qilish (fan ko'rinishini yaratish) - bu fanga o'xshagan ERTAKLAR. Natijada fizika matematik ertaklar olamiga kirib ketdi. Ajoyib glyuonlar, ajoyib gravitonlar va "Kvant nazariyasi" ertaklari (haqiqat sifatida berilgan) fizika darsliklarida allaqachon o'z yo'lini topib bo'lgan - biz bolalarni aldaymizmi? Halol yangi fizikaning tarafdorlari bunga qarshilik ko'rsatishga harakat qilishdi, ammo kuchlar teng emas edi. Va 2010 yilgacha paydo bo'lgunga qadar shunday edi maydon nazariyasi elementar zarralar, FIZIKA-FANI jonlantirish uchun kurash haqiqiy ilmiy nazariya va mikrodunyo fizikasida (nafaqat) hokimiyatni egallab olgan matematik ertaklar o'rtasidagi ochiq qarama-qarshilik darajasiga ko'tarilganida.

Rasm jahon Vikipediyasidan olingan

Dastlab, adronlarning kvark modeli 1964 yilda Gellmann va Tsveyg tomonidan mustaqil ravishda taklif qilingan va faqat uchta faraziy kvark va ularning antizarralari bilan cheklangan edi. Bu taklif qilingan modelga to'g'ri kelmaydigan va shuning uchun kvarklar bilan bir qatorda elementar deb tan olingan leptonlarni hisobga olmagan holda, o'sha paytda ma'lum bo'lgan elementar zarrachalar spektrini to'g'ri tasvirlash imkonini berdi. Buning narxi tabiatda mavjud bo'lmagan fraksiyonel elektr zaryadlarining kiritilishi edi. Keyinchalik, fizika rivojlanishi va yangi eksperimental ma'lumotlar paydo bo'lishi bilan, kvark modeli asta-sekin o'sib bordi, o'zgartirildi, yangi eksperimental ma'lumotlarga moslashdi va oxir-oqibat Standart Modelga aylandi. - Qizig'i shundaki, to'rt yil o'tgach, 1968 yilda men 2010 yilda insoniyatga elementar zarralarning dala nazariyasini, 2015 yilda esa fizikaning ko'plab matematik ertaklarini yuborib, elementar zarrachalarning tortishish nazariyasini bergan g'oya ustida ishlay boshladim. ikkinchi yarmidan 20-asr fizikasining rivojlanish tarixi arxivi, shu jumladan, bu.

1 Elementar zarrachalarning standart modelining asosiy qoidalari

Barcha moddalar 12 ta asosiy fermion zarralaridan iborat deb taxmin qilinadi: 6 lepton (elektron, muon, tau lepton, elektron neytrino, muon neytrino va tau neytrino) va 6 kvark (u, d, s, c, b, t).

Kvarklar kuchli, kuchsiz va elektromagnit (tushunish bilan) ishtirok etishi ta'kidlanadi kvant nazariyasi) o'zaro ta'sirlar; zaryadlangan leptonlar (elektron, muon, tau-lepton) - kuchsiz va elektromagnitda; neytrino - faqat zaif o'zaro ta'sirda.

Har uch turdagi o'zaro ta'sirlar bizning dunyomiz o'lchov o'zgarishining uchta turiga nisbatan simmetrik bo'lishi natijasida paydo bo'ladi, deb taxmin qilinadi.

Ta'kidlanishicha, model tomonidan kiritilgan o'zaro ta'sirlarning zarralari-tashuvchilari quyidagilardir:

Gipotetik kuchli o'zaro ta'sir uchun 8 glyuon (simmetriya guruhi SU(3));
Gipotetik zaif o'zaro ta'sir uchun 3 ta og'ir o'lchovli bozonlar (W ± -bozonlar, Z 0 -bozonlar) (simmetriya guruhi SU(2));
Elektromagnit o'zaro ta'sir uchun 1 foton (simmetriya guruhi U(1)).

Ta'kidlanishicha, gipotetik kuchsiz kuch turli avlodlarning fermionlarini aralashtirishi mumkin, bu esa eng engil zarrachalardan tashqari hammaning beqarorligiga, shuningdek, CP buzilishi va gipotetik neytrino tebranishlari kabi ta'sirlarga olib keladi.

2 Standart model va asosiy o'zaro ta'sirlar

Haqiqatda tabiatda asosiy o'zaro ta'sirlarning quyidagi turlari, shuningdek, tegishli jismoniy maydonlar mavjud:

Tabiatda haqiqatan ham mavjud bo'lgan boshqa fundamental fizik maydonlarning mavjudligi, cheksiz ajoyib maydonlardan tashqari (kvant "nazariyasi" sohalari: glyuon, Xiggs maydoni va an.), Fizika aniqlanmagan (lekin matematikada siz xohlagancha bo'lishi mumkin). ). Tabiatda kvant nazariyasi tomonidan tasdiqlangan faraziy kuchli va faraziy zaif o'zaro ta'sirning mavjudligi - isbotlanmagan, va faqat Standart Modelning istaklari bilan oqlanadi. Bu faraziy shovqinlar faqat taxminlardir. - Tabiatda yadro kuchlari mavjud bo'lib, ular atom yadrolaridagi nuklonlarning elektromagnit o'zaro ta'siriga (tabiatda haqiqatda mavjud), ammo elementar zarralarning beqarorligi parchalanish kanallarining mavjudligi va qismida taqiqning yo'qligi bilan belgilanadi. tabiat qonunlari va ajoyib zaif o'zaro ta'sirga hech qanday aloqasi yo'q.

Tabiatda standart modelning asosiy elementlari: kvarklar va glyuonlar mavjudligi isbotlanmagan. Tajribalarda ba'zi fiziklar tomonidan kvark izlari sifatida talqin qilingan narsa boshqa muqobil talqinlarga imkon beradi. Tabiat shunday tartibga solinganki, faraziy kvarklar soni o'zgaruvchan elektr to'lqinlarining soniga to'g'ri keldi. magnit maydon elementar zarralar ichida. - Ammo tabiatda kasr elektr zaryadi yo'q, zaryadga teng faraziy kvarklar. Hatto dipol elektr zaryadining kattaligi ham xayoliy kvarklarning xayoliy elektr zaryadining kattaligiga to'g'ri kelmaydi. Va tushunganingizdek Kvarklarsiz standart model mavjud bo'lmaydi..

1968 yilda Stenford chiziqli tezlatgichida (SLAC) chuqur noelastik sochilish bo'yicha o'tkazilgan tajribalarda protonlar ichki tuzilishga ega bo'lib, uchta jismdan (ikki u- va bitta d-kvark) iborat ekanligi tasdiqlandi. lekin bu isbotlanmagan), keyinchalik Richard Feynman o'zining parton modeli (1969) doirasida partonlarni chaqirdi, yana bitta xulosa chiqarish mumkin - tajribalarda o'zgaruvchan elektromagnit maydon to'lqinining doimiy to'lqinlari kuzatildi, ularning antinodlari soni aniq mos keladi. ajoyib kvarklar (partonlar) soni bilan. Va jahon Vikipediyasining "hozirgi eksperimental faktlarning umumiyligi modelning haqiqiyligiga shubha qilmaydi" degan maqtanchoq bayonoti yolg'ondir.

3 standart model va o'lchovli bozonlar

Tabiatda o'lchovli bozonlarning mavjudligi isbotlanmagan - bular kvant nazariyasining taxminlari. (W ± -bozonlar, Z 0 -bozonlar) oddiy vektor mezonlari D-mezonlar bilan bir xil.
Kvant nazariyasi o'zi taxmin qilgan o'zaro ta'sirlarning tashuvchilariga muhtoj edi. Ammo tabiatda bunday bo'lmaganligi sababli, bozonlarning eng moslari olindi va kerakli faraziy o'zaro ta'sirning tashuvchisi bo'lish qobiliyati berildi.

4 Standart model va glyuonlar

Gap shundaki, gipotetik glyuonlar bilan Standart Model sharmandali bo'lib chiqdi.

Glyuon nima ekanligini eslang - bu faraziy elementar zarralar gipotetik kvarklarning o'zaro ta'siri uchun javobgardir. gaplashish matematik til, glyuonlar kvant xromodinamikasidagi faraziy kvarklar o'rtasidagi faraziy kuchli rang o'zaro ta'siri uchun mas'ul vektor o'lchovli bozonlar deb ataladi. Bunday holda, gipotetik glyuonlar o'zlari rang zaryadini olib yuradilar va shuning uchun nafaqat faraziy kuchli o'zaro ta'sirlarning tashuvchisi, balki ularda ham ishtirok etadilar. Gipotetik glyuon kvantdir vektor maydoni kvant xromodinamikasida tinch massaga ega emas va birlik spinga ega (foton kabi). Bundan tashqari, gipotetik glyuon o'zining antipartikulidir.

Shunday qilib, glyuon birlik spinga ega (foton kabi) va o'zining antizarrasi ekanligi ta'kidlanadi. - Shunday qilib: tabiatdagi elementar zarrachalar spektrini aniqlagan kvant mexanikasi va klassik elektrodinamika (va elementar zarrachalarning maydon nazariyasi, bu ularni umumiy natija uchun birgalikda ishlashga muvaffaq bo'lgan) bo'yicha - birlik spinga ega bo'lish (masalan, foton) va o'ziga antipartikul bo'ladi, tabiatda faqat bitta elementar zarracha fotondir, lekin u allaqachon elektromagnit o'zaro ta'sirlar bilan band. Birlik spinga ega bo'lgan boshqa barcha elementar zarralar vektor mezonlari va ularning qo'zg'aluvchan holatlaridir, ammo bular butunlay boshqacha elementar zarralar bo'lib, ularning har biri o'z antizarralariga ega.

Va agar biz barcha vektor mezonlari nolga teng bo'lmagan dam massasiga ega ekanligini eslasak (maydon nazariyasi L kvant sonining nolga teng bo'lmagan qiymatining natijasi), u holda vektor mezonlarining hech biri (butun spinli zarralar) ajoyib emas. gluon har qanday tarzda mos keladi. Tabiatda spini birlik bo'lgan boshqa elementar zarrachalar YO'Q. Tabiatda bo'lishi mumkin murakkab tizimlar, juft sonli leptonlar yoki barionlardan iborat! Ammo elementar zarrachalarning bunday hosil bo'lish muddati ajoyib Xiggs bozonining, aniqrog'i, vektor mezonining umridan ancha kam bo'ladi. Shuning uchun, gipotetik glyuonlarni tabiatda topib bo'lmaydi, ular qanchalik qidirilsa va ajoyib zarrachalarni qidirish uchun qancha milliard evro yoki dollar sarflansa ham. Va agar biron bir joyda ularning kashfiyoti haqidagi bayonot eshitilsa, bu haqiqatga mos kelmaydi.

Shuning uchun tabiatda glyuonlar uchun joy yo'q.. Tabiatda mavjud bo'lganlar o'rniga kuchli o'zaro ta'sir haqida ertak yaratgan yadro kuchlari, elektromagnit o'zaro ta'sirga o'xshab, "Kvant nazariyasi" va "Standart model" ularning xatosizligiga ishonch hosil qilib, o'zlarini boshi berk ko'chaga olib chiqdi. - Demak, balki matematik ERTAKLARGA ishonishni to'xtatish va to'xtatish vaqti kelgandir.

5 Standart model va energiyaning saqlanish qonuni

Elementar zarrachalarning o'zaro ta'sirini virtual zarrachalar almashinuvi orqali amalga oshirish energiyaning saqlanish qonunini to'g'ridan-to'g'ri buzadi va fanda tabiat qonunlari ustidan har qanday matematik manipulyatsiyalarga yo'l qo'yib bo'lmaydi. Tabiat va matematikaning virtual olami ikkitadir dunyo bo'ylab: haqiqiy va xayoliy - matematik ertaklar olami.

Glyuonlar - gipotetik kvarklarning gipotetik kuchli o'zaro ta'sirining faraziy tashuvchilari bo'lib, ular yo'qdan (vakuumdan) yangi glyuonlar yaratishning ajoyib qobiliyatiga ega (qarang: qamoqqa olish maqolasi), energiyaning saqlanish qonunini ochiqchasiga e'tiborsiz qoldiradilar.

Shunday qilib, standart model energiya saqlanish qonuniga zid keladi.

6 Standart model va elektromagnetizm.

Standart model, o'zi bilmagan holda, elementar zarrachalarda doimiy dipol elektr maydonlarining mavjudligini tan olishga majbur bo'ldi, ularning mavjudligi elementar zarrachalarning maydon nazariyasi bilan tasdiqlangan. Elementar zarralar (standart modelga ko'ra) elektr zaryadining tashuvchisi bo'lgan faraziy kvarklardan iborat ekanligini ta'kidlab, standart model ijobiy bo'lgan mintaqadan tashqari, ichida proton mavjudligini tan oldi. elektr zaryadi manfiy elektr zaryadiga ega bo'lgan hududlar ham bor va elektr "neytral" neytronda qarama-qarshi elektr zaryadlari bo'lgan bir juft hududlar mavjudligi. Ajablanarlisi shundaki, bu hududlarning elektr zaryadlarining kattaliklari elementar zarrachalarning maydon nazariyasidan kelib chiqadigan elektr zaryadlarining kattaliklariga deyarli to'g'ri keldi.

Shunday qilib, standart model neytral va musbat zaryadlangan barionlarning ichki elektr zaryadlarini juda yaxshi tasvirlashga muvaffaq bo'ldi, ammo manfiy zaryadlangan barionlar bilan noto'g'ri yonish sodir bo'ldi. Manfiy zaryadlangan gipotetik kvarklar –e/3 zaryadga ega bo‘lganligi sababli, umumiy –e zaryadini olish uchun uchta manfiy zaryadlangan kvark kerak bo‘ladi va protonning elektr maydoniga o‘xshash dipol elektr maydoni ishlamaydi. Albatta, antikvarklardan foydalanish mumkin edi, lekin keyin barion o'rniga antibaryon olinadi. Shunday qilib, standart modelning barionlarning elektr maydonlarini tavsiflashdagi "muvaffaqiyati" faqat neytral va musbat zaryadlangan barionlar bilan chegaralangan.

Nol spinli mezonlarning faraziy kvark tuzilishiga nazar tashlasangiz, elektr dipol maydonlari faqat neytral mezonlar uchun olinadi va zaryadlangan mezonlar uchun ikkita faraziy kvarkdan elektr dipol maydonini yaratib bo'lmaydi - zaryadlar YO'L BERMAYDI. Shunday qilib, nol spinli mezonlarning elektr maydonlarini tavsiflashda standart model faqat olingan. elektr maydonlari neytral mezonlar. Bu yerda ham dipol hududlarning elektr zaryadlarining kattaliklari elementar zarrachalarning maydon nazariyasidan kelib chiqadigan elektr zaryadlarining kattaliklariga deyarli to'g'ri keldi.

Ammo vektor mezonlari deb ataladigan elementar zarralarning yana bir guruhi mavjud - bular birlik spinli mezonlar bo'lib, ularda har bir zarrachaning o'ziga xos antipartikullari mavjud. Tajribachilar allaqachon ularni tabiatda kashf qila boshladilar, ammo Standart Model, ularning tuzilishi bilan shug'ullanmaslik uchun, ularning ba'zilarini u tomonidan ixtiro qilingan o'zaro ta'sir tashuvchisi sifatida belgilashni afzal ko'radi (spin birga teng - bu sizga kerak). . Bu erda standart model faqat neytral mezonlarning elektr maydonlarini oldi, chunki kvarklarning soni o'zgarmadi (ularning spinlari ayirish emas, balki qo'shilish uchun oddiygina aylantirildi).
Keling, oraliq natijani umumlashtiramiz. Elementar zarrachalarning elektr maydonlarining tuzilishini tavsiflashda standart modelning muvaffaqiyati yarim bo'lib chiqdi. Bu tushunarli: bir joyda moslashish boshqa joyda nomuvofiqlik bilan chiqib ketdi.

Endi faraziy kvarklarning massalari haqida. Agar mezon yoki barionlardagi gipotetik kvarklarning massalarini qo‘shsak, elementar zarrachaning qolgan massasining kichik foizini olamiz. Binobarin, standart model doirasida ham elementar zarralar ichida kvark bo'lmagan tabiat massasi mavjud bo'lib, bu uning barcha faraziy kvarklari massalarining umumiy qiymatidan ancha kattadir. Shuning uchun standart modelning elementar zarralar kvarklardan iborat degan bayonoti to'g'ri EMAS. Elementar zarrachalar ichida gipotetik kvarklardan ko'ra kuchliroq omillar mavjud bo'lib, ular elementar zarrachalarning tortishish va inersiya massasining asosiy qiymatini yaratadi. Elementar zarralarning maydon nazariyasi elementar zarrachalarning tortishish nazariyasi bilan birgalikda bularning barchasi ortida to'lqin qutblangan o'zgaruvchan elektromagnit maydon mavjudligini aniqladi. to'lqin xususiyatlari elementar zarralar, bu ularning statistik xatti-harakatlarini va, albatta, kvant mexanikasini belgilaydi.

Yana bir daqiqa. Nima uchun yarim butun spinga ega bo'lgan ikkita zarracha (kvark) bog'langan sistemada zarrachalarning spinlari mutlaqo antiparallel bo'lishi kerak (mezonlarning spinini olish uchun standart modelda bunga ehtiyoj hali qonun emas? tabiatdan). O'zaro ta'sir qiluvchi zarrachalarning spinlari ham parallel bo'lishi mumkin va keyin siz mezonning dublikatini olasiz, lekin tabiatan tabiat yaratmagan bir spin va biroz boshqacha dam olish massasi bilan - bu standart ehtiyojlariga ahamiyat bermaydi. Ertaklari bilan model. Fizika spinga yo'naltirilgan bog'liqlik bilan o'zaro ta'sirni biladi - bu kvant "nazariyasi" tomonidan sevilmaydigan magnit maydonlarning o'zaro ta'siri. Bu shuni anglatadiki, agar tabiatda gipotetik kvarklar mavjud bo'lsa, unda ularning o'zaro ta'siri magnitdir (tabiiyki, men ajoyib glyuonlar esimda yo'q) - bu o'zaro ta'sirlar antiparallel magnit momentli zarralar uchun jozibador kuchlarni yaratadi (va shuning uchun antiparallel spinlar, agar magnit vektorlari moment va spin parallel) va parallel magnit momentlari (spinlarning parallel yo'nalishi) bo'lgan bir juft zarrachaning bog'langan holatini yaratishga imkon bermaydi, chunki u holda jozibador kuchlar bir xil itaruvchi kuchlarga aylanadi. Ammo agar bir juft magnit momentning bog'lanish energiyasi ma'lum bir qiymat bo'lsa (p ± uchun 0,51 MeV va p 0 uchun 0,35 MeV), u holda zarrachalarning magnit maydonlarida (taxminan) ko'proq energiya tartibi mavjud, va shuning uchun mos keladigan massa - doimiy magnit maydonning elektromagnit massasi.

Elementar zarrachalarda dipol elektr maydonlari mavjudligini tan olib, standart model mavjudligi eksperimental ravishda isbotlangan elementar zarrachalarning magnit maydonlarini unutdi va elementar zarrachalarning magnit momentlari qiymatlari bilan o'lchandi. yuqori darajadagi aniqlik.

Standart model va magnitlanish o'rtasidagi nomuvofiqliklar pi-mezonlar misolida aniq ko'rinadi. Demak, faraziy kvarklarda elektr zaryadlari bor, ya’ni ular ham doimiy elektr maydoniga ega va ular ham doimiy magnit maydonga ega. Klassik elektrodinamikaning hali bekor qilinmagan qonunlariga ko'ra, bu maydonlar ichki energiyaga ega va shuning uchun bu energiyaga mos keladigan massa. Shunday qilib, zaryadlangan p ± - mezonlarning bir juft faraziy kvarklarining doimiy magnit maydonlarining umumiy magnit massasi 5,1 MeV (7,6 MeV dan), p 0 - mezonlar uchun 3,5 MeV (4 MeV dan). Bu massaga elementar zarrachalarning doimiy elektr maydonlarining elektr massasini qo'shamiz, chunki u ham noldan farq qiladi. Zaryadlarning chiziqli o'lchamlari pasayganda, bu maydonlarning energiyasi doimiy ravishda oshib boradi va juda tez orada hamma 100% bo'ladi. ichki energiya gipotetik kvarklar uning doimiy elektromagnit maydonlarida to'plangan. Keyin kvarkning o'zi uchun javob qoladi: HECH NARSA, elementar zarrachalarning maydon nazariyasi buni da'vo qiladi. Va go'yo kuzatilgan "gipotetik kvarklarning izlari" o'zgaruvchan elektromagnit maydonning doimiy to'lqinlarining izlariga aylanadi, ular aslida shunday. Ammo bitta xususiyat bor: to'lqin o'zgaruvchan elektromagnit maydonning doimiy to'lqinlari, standart model "Kvarklar" deb beradigan narsa elementar zarrachalar mavjud bo'lgan doimiy elektr va magnit maydonlarni yarata olmaydi). Shunday qilib, biz tabiatda Kvarklar YO'Q, va elementar zarralar to'lqin qutblangan o'zgaruvchan elektromagnit maydondan, shuningdek, u bilan bog'liq bo'lgan doimiy elektr va magnit dipol maydonlaridan iborat degan xulosaga keldik, bu elementar zarrachalarning maydon nazariyasi da'vo qiladi.

Massa qiymatlari bilan standart model barcha pi-mezonlar qoldiq ichki energiyaga ega ekanligini aniqladi, bu elementar zarralar ichidagi to'lqin o'zgaruvchan elektromagnit maydon haqidagi Elementar zarralarning maydon nazariyasi ma'lumotlariga mos keladi. Ammo agar elementar zarrachalarning ichki energiyasining (95-97)% dan koʻprogʻi kvark xususiyatga ega boʻlmasa va oʻzgaruvchan toʻlqin elektromagnit maydonida toʻplangan boʻlsa, qolgan (3-5)% gipotetik kvarklarga tegishli boʻlsa, (80). -90)% elementar zarrachalarning doimiy elektr va magnit maydonlarida to'plangan bo'lsa, keyin bu elementar zarralar tabiatda uchramaydigan kvarklardan iborat degan asossiz ta'kid - Standart Modelning o'zi doirasida ham QULQIY ko'rinadi.

Standart modeldagi protonning kvark tarkibi yanada ayanchli bo'lib chiqdi. 2 u-kvark va bitta d-kvarkning umumiy massasi 8,81 MeV ni tashkil etadi, bu protonning tinch massasining 1 foizidan kam (938,2720 MeV). Ya'ni, protonning 99 foizi yadro kuchlari bilan birga o'zining asosiy tortishish va inertial massasini yaratadigan narsaga ega va bu kvarklarga bog'liq EMAS, lekin biz yaxshi qo'llashga loyiq bo'lgan psevdo-ilmiy ertakni aytishda davom etamiz. proton go'yoki tabiatda hech qachon topilmagan kvarklardan iborat bo'lib, har qancha kuch va moliyaviy resurslar sarflanganiga qaramay, ular bizni bu SCAMga ishonishimizni xohlashadi. — Matematika har qanday ERTAK tuzishga va uni “fan”ning “eng oliy” yutug‘i sifatida yetkazishga qodir. Xo'sh, agar siz fandan foydalansangiz, maydon nazariyasidan foydalangan holda proton maydonlarining hisob-kitoblariga ko'ra, uning doimiy elektr maydoni 3,25 MeV energiyani o'z ichiga oladi va faraziy kvarklarning massasi uchun qolgan energiya juda ko'p miqdordan olinadi. protonning yadro kuchlarini yaratadigan yanada kuchli doimiy magnit maydoni.

7 Elementar zarralarning standart modeli va maydon nazariyasi

Elementar zarrachalarning maydon nazariyasi tabiatda uchramaydigan kvarklar va glyuonlarning mavjudligini inkor etadi, gipotetik kuchli va kuchsiz oʻzaro taʼsirlar mavjudligini (kvant nazariyasi tomonidan taxmin qilingan) va mos kelishini inkor etadi. unitar simmetriya haqiqat.
Tau lepton - bu myuonning qo'zg'aluvchan holati va uning neytrinosi - myuon neytrinosining qo'zg'aluvchan holati.
(W ± -bozonlar, Z 0 -bozonlar) oddiy vektor mezonlari bo'lib, energiyaning saqlanish qonuniga, shuningdek, tabiatning boshqa qonunlariga e'tibor bermaslik bilan bog'liq o'zaro ta'sirlarning tashuvchisi emas.
Foton tabiatda faqat haqiqiy holatda mavjud. Elementar zarrachalarning virtual holati tabiat qonunlarining matematik manipulyatsiyasidir.
Yadro kuchlari, asosan, yaqin zonadagi nuklonlarning magnit maydonlarining o'zaro ta'siriga kamayadi.
Beqaror elementar zarrachalarning yemirilish sabablari yemirilish kanallarining mavjudligi va tabiat qonunlariga asoslanadi. Elementar zarracha, atom yoki uning yadrosi kabi, eng kam energiyaga ega bo'lgan holatga intiladi - faqat uning imkoniyatlari boshqacha.
"Neytrino tebranishlari" deb ataladigan reaktsiyalar, aniqrog'i, ularning dam olish massalaridagi farqga asoslangan bo'lib, og'irroq muon neytrinosining parchalanishiga olib keladi. Umuman olganda, bir elementar zarraning ikkinchisiga ajoyib tarzda aylanishi elektromagnetizm qonunlariga va energiyaning saqlanish qonuniga zid keladi. - Har xil turdagi neytrinolar turli to'plamlarga ega kvant raqamlari, buning natijasida ular elektromagnit maydonlar farqlanadi, ular umumiy ichki energiyaning boshqa qiymatiga va shunga mos ravishda qolgan massaning boshqa qiymatiga ega. Afsuski, tabiat qonunlarini matematik manipulyatsiya qilish 20-asrda ertak nazariyalari va fizika modellari uchun odatiy holga aylandi.

2017 yil boshida dunyo Vikipediyasining fizikadagi 8 ta zarralari

Fizikadagi zarralar dunyo Vikipediyasi nuqtai nazaridan shunday ko'rinadi:

Men bu rasmga bir nechta rang qo'ydim, bu haqiqat sifatida qabul qilinadi, chunki u qo'shimchalar kerak. Yashil rang haqiqatni ta'kidlaydi. Bu biroz chiqdi, lekin bu ishonchli deb topilgan HAMMA. Ochroq rang tabiatdagi narsalarni ta'kidlaydi, lekin ular buni bizga boshqa narsa sifatida zarba berishga harakat qilmoqdalar. Xullas, rangsiz ijodlarning hammasi ERtaklar olamidan. Va endi qo'shimchalarning o'zi:

Tabiatda YO'Q Kvarklar mavjudligini - Standart Model tarafdorlarining o'zi bilishni istamaydi, bu esa tajribalarda kvarklarning ko'rinmasligini "asoslash" uchun barchamizni yangi ERTAKLARGA singdiradi.
Leptonlarning asosiy holatlaridan, elementar zarrachalarning maydon nazariyasiga ko'ra, tabiatda faqat mos keladigan neytrinolar va antizarralar bilan muonli elektron mavjud. Tau lepton spinining qiymati, 1/2 ga teng, bu zarracha leptonlarning asosiy holatlariga tegishli ekanligini anglatmaydi - ular shunchaki bir xil spinlarga ega. Xo'sh, har bir elementar zarra uchun qo'zg'atilgan holatlar soni cheksizlikka teng - elementar zarralarning maydon nazariyasi natijasi. Tajribachilar allaqachon ularni kashf qila boshladilar va tau leptondan tashqari boshqa elementar zarralarning ko'plab hayajonlangan holatlarini kashf etdilar, ammo ularning o'zlari buni hali tushunmaganlar. Xo'sh, ba'zilar uchun tomoqdagi suyak kabi elementar zarralarning dala nazariyasi toqat qilinadi va agar ular qayta o'rganilsa, undan ham yaxshiroq bo'ladi.
Tabiatda o'lchovli bozonlar YO'Q - tabiatda shunchaki birlik spinli elementar zarralar mavjud: bular foton va vektor mezonlari (ular ajoyib o'zaro ta'sir tashuvchisi sifatida o'tishni yaxshi ko'radilar, masalan, "zaif" o'zaro ta'sir) o'zlarining hayajonlangan holatlari bilan. , shuningdek, mezonlarning birinchi hayajonlangan holati.
Ajoyib Xiggs bozonlari elementar zarrachalarning tortishish nazariyasiga ziddir. Biz Xiggs bozonining niqobi ostida vektor mezonini puflamoqchimiz.
Tabiatda asosiy zarralar YO'Q - tabiatda faqat elementar zarralar mavjud.
Supersheriklar ham boshqa faraziy fundamental zarralar kabi ERTAKLAR olamidan. Bugun muallifning ismi qanday bo'lishidan qat'i nazar, ertaklarga ko'r-ko'rona ishonib bo'lmaydi. Siz har qanday zarrachani ixtiro qilishingiz mumkin: Dirakning "magnit monopoli", Plank zarrasi, parton, turli xil turlari kvarklar, spirtli ichimliklar, "steril" zarralar, graviton (gravitino) ... - bu shunchaki NOLI dalil. - Ilm-fan yutug'i uchun chiqarilgan biron bir soxta ilmiy qo'g'irchoqqa e'tibor bermang.
Tabiatda murakkab zarrachalar bor, lekin ular barionlar, giperonlar va mezonlar emas. - Bular atomlar. atom yadrolari, barion moddalarning ionlari va molekulalari, shuningdek, yulduzlar tomonidan ulkan miqdorda chiqarilgan elektron neytrinolarning birikmalari.
Elementar zarrachalarning maydon nazariyasiga ko'ra, tabiatda yarim butun spinning turli qiymatlariga ega bo'lgan barionlar guruhlari bo'lishi kerak: 1/2, 3/2, 5/2, 7/2, .... eksperimentchilar katta spinli barionlarni kashf etishda muvaffaqiyat qozonishdi.
Mezonlar qoʻzgʻalish holatlari bilan oddiy (nol spinli) (tarixiy rezonans deb ataladi) va vektorga (butun spinli) boʻlinadi. Fizika tabiatda vektor mezonlarini kashf qila boshladi, garchi ularga eksperimentchilar orasida sezilarli qiziqish yo'qligiga qaramay.
Qisqa muddatli sun'iy ravishda yaratilgan ekzotik atomlar, ularda elektron boshqa, massivroq elementar zarracha bilan almashtirildi - bu "fiziklarning zavqlanishi" olamidan. Va ularga mega dunyoda joy yo'q.
Tabiatda ekzotik adronlar yo'q, chunki tabiatda kuchli o'zaro ta'sir YO'Q (lekin oddiy yadro kuchlari mavjud va bular turli tushunchalar), shuning uchun tabiatda adronlar, shu jumladan ekzotiklar ham yo'q.

Siz har qanday zarrachani psevdonazariya uchun asos sifatida ixtiro qilishingiz va keyin uni "fanning g'alabasi" sifatida topshirishingiz mumkin, faqat tabiat bunga ahamiyat bermaydi.

Bugun bu aniq bo'ldi dunyo Vikipediyasida joylashgan elementar zarralar haqidagi ma'lumotlarga ishonish MUMKIN EMAS. Haqiqiy ishonchli eksperimental ma'lumotlarga ular fanning eng yuqori yutuqlari sifatida namoyon bo'lgan mavhum nazariy konstruktsiyalarning asossiz bayonotlarini qo'shdilar, lekin aslida oddiy matematik ERTAKLAR. Dunyo Vikipediyasi ilm-fandan pul topadigan, mualliflar puliga maqolalarni chop etishga qabul qiladigan nashriyotlarning ma'lumotlariga ko'r-ko'rona ishonch bilan yonib ketdi - shuning uchun ham FANni rivojlantiruvchi g'oyasi borlar o'rniga puli borlar nashr etiladi. Olimlar global Vikipediyada chetga surilganda va maqolalar mazmuni mutaxassislar tomonidan nazorat qilinmasa, shunday bo'ladi. Matematik ertak tarafdorlari o'zlarining dogmalariga qarshi kurashni nafrat bilan "alternativizm" deb atashadi, XX asrning boshlarida mikrokosmos fizikasi o'sha paytda hukmron bo'lgan noto'g'ri tushunchalarga muqobil ravishda paydo bo'lganligini unutib qo'yishadi. Mikrokosmosni o'rganish davomida fizika juda ko'p yangi narsalarni topdi, ammo haqiqiy eksperimental ma'lumotlar bilan bir qatorda fizikaga mavhum nazariy konstruktsiyalar oqimi ham kirib keldi, o'ziga xos narsalarni o'rganib chiqdi va fanning eng yuqori yutug'i sifatida namoyon bo'ldi. Balki bu nazariy konstruksiyalar yaratgan virtual dunyoda ular tomonidan ixtiro qilingan “tabiat qonunlari” ishlayotgandir, lekin fizika tabiatning o‘zini va uning qonunlarini o‘rganadi, matematiklar esa xohlagancha zavq olishlari mumkin. Bugun 21-asr fizikasi 20-asrning aldanishlari va firibgarliklaridan o'zini tozalashga harakat qilmoqda..

9 Standart model va haqiqatga mos

String nazariyotchilari, uni Standart Model bilan taqqoslab, torlar nazariyasi uchun kampaniya olib borishadi, Standart Model eksperimental ma'lumotlarga mos keladigan 19 ta bepul parametrga ega ekanligini ta'kidlaydilar.

Ularga nimadir etishmayapti. Standart model hali ham kvark modeli deb atalganida, buning uchun faqat 3 kvark etarli edi. Ammo u rivojlanib borar ekan, Standart Model kvarklar sonini 6 ga oshirishi kerak edi (pastki, yuqori, g'alati, maftunkor, yoqimli, haqiqiy) va har bir faraziy kvark uchta rangga (r, g, b) ega edi - biz 6 * 3 =18 faraziy zarrachani oling. Shuningdek, ular "qamoqqa olish" deb nomlangan noyob qobiliyatga ega bo'lishi kerak bo'lgan 8 ta glyuonni qo'shishlari kerak edi. 18 peri kvark va 8 peri glyuon, ular uchun tabiatda joy yo'q edi - bu allaqachon 26 ta xayoliy ob'ekt, 19 ta bepul moslama parametrlaridan tashqari. - Model yangi eksperimental ma'lumotlarga moslashish uchun yangi xayoliy elementlar bilan o'sdi. Ammo peri kvarklari uchun ranglarning kiritilishi etarli emas edi va ba'zilar allaqachon kvarklarning murakkab tuzilishi haqida gapira boshladilar.

Kvark modelini standart modelga aylantirish muqarrar qulashning oldini olish uchun haqiqatga moslashish jarayonidir, bu esa Lagrangianning haddan tashqari o'sishiga olib keladi:

Standart model qanday qilib yangi "qobiliyatlar" bilan qurilgan bo'lishidan qat'i nazar, u bundan ilmiy bo'lib qolmaydi - asos noto'g'ri.

10 21-asr fizikasi: standart model - xulosa

Standart model (elementar zarrachalar) shunchaki taxminiy konstruktsiya bo'lib, u qanday qilib moslashtirilgan bo'lishidan qat'i nazar, haqiqat bilan yaxshi bog'liq emas:

Bizning dunyomizning o'lchov o'zgarishining uchta turiga nisbatan simmetriyasi isbotlanmagan;
Kvarklar tabiatda hech qanday energiyada topilmaydi - Tabiatda kvarklar YO'Q;
Glyuonlar tabiatda umuman mavjud emas.;
Tabiatda zaif o'zaro ta'sirning mavjudligi isbotlanmagan va tabiat bunga muhtoj emas;
Kuchli kuch ixtiro qilingan yadro kuchlari o'rniga (aslida tabiatda mavjud);
Virtual zarralar energiyaning saqlanish qonuniga ziddir- tabiatning asosiy qonuni;
Tabiatda kalibrli bozonlarning mavjudligi isbotlanmagan - tabiatda oddiygina bozonlar mavjud.

Umid qilamanki, siz aniq ko'rasiz: standart model qanday asosda qurilgan.

Topilmadi, isbotlanmagan va hokazo. bu hali topilmagan va hali isbotlanmagan degani emas - bu Standart Modelning asosiy elementlarining tabiatda mavjudligiga dalil yo'qligini anglatadi. Shunday qilib, Standart Model tabiatga mos kelmaydigan noto'g'ri poydevorga asoslangan. Shuning uchun standart model fizikada xatodir. Standart model tarafdorlari odamlar standart modelning ertaklariga ishonishda davom etishlarini xohlashadi, aks holda ular qayta o'rganishlari kerak bo'ladi. Ular standart modelni tanqid qilishni e'tiborsiz qoldiradilar, o'z fikrlarini ilm-fan yechimi sifatida taqdim etadilar. Ammo fizikadagi noto'g'ri tushunchalar, ilm-fan tomonidan tasdiqlangan nomuvofiqligiga qaramay, takrorlanishda davom etsa, fizikadagi noto'g'ri tushunchalar fizikada SCAMga aylanadi.

Standart modelning asosiy homiysi, isbotlanmagan matematik taxminlar to'plami (oddiy qilib aytganda, matematik ertaklar to'plami yoki Eynshteynga ko'ra) fizikadagi noto'g'ri tushunchalar bilan ham bog'liq bo'lishi mumkin: bir-biriga bog'liq bo'lmagan fikrlar parchalaridan tuzilgan aqldan ozgan g'oyalar to'plami") tabiatning asosiy qonuni - energiyaning saqlanish qonuni bilan hisoblashni istamaydigan "Kvant nazariyasi" deb nomlangan. Kvant nazariyasi tabiat qonunlarini tanlab hisobga olishda va matematik manipulyatsiyalar bilan shug'ullanishda davom etar ekan, uning Ilmiy nazariya qat'iy ravishda tabiat qonunlari doirasida harakat qilishi yoki ularning noto'g'riligini isbotlashi kerak, aks holda u fan doirasidan tashqarida bo'ladi.

Bir vaqtlar Standart Model mikrodunyoda eksperimental ma'lumotlarni to'plashda ma'lum ijobiy rol o'ynagan - ammo bu vaqt o'z nihoyasiga yetdi. Xo'sh, eksperimental ma'lumotlar standart model yordamida olingan va olish davom etayotganligi sababli, ularning ishonchliligi haqida savol tug'iladi. Topilgan elementar zarralarning kvark tarkibining haqiqatga hech qanday aloqasi yo'q. - Shuning uchun standart model yordamida olingan eksperimental ma'lumotlar model doirasidan tashqarida qo'shimcha tekshirishni talab qiladi.

Yigirmanchi asrda standart modelga katta umidlar bog'langan edi, u fanning eng yuqori yutug'i sifatida taqdim etildi, ammo XX asr tugadi va u bilan fizikada yolg'on poydevorga qurilgan boshqa matematik ertakning hukmronlik davri tugadi. , deb nomlangan: "Elementar zarrachalarning standart modeli" . Bugungi kunda standart modelning noto'g'riligi buni sezishni istamaydiganlar tomonidan sezilmaydi.

Vladimir Gorunovich

Xoakim Matias boshchiligidagi olimlar guruhi tomonidan yaqinda amalga oshirilgan kashfiyot birinchi marta zamonaviy zarralar fizikasi asosini, ya'ni Standart modelni jiddiy ravishda silkitdi. Tadqiqotchilar B-mezon zarrasi parchalanishining nostandart variantini bashorat qilishga muvaffaq bo'lishdi, bu model buni hisobga olmaydi. Bundan tashqari, deyarli darhol ularning taxminlari eksperimental tarzda tasdiqlandi.

Shuni ta'kidlash kerakki, so'nggi yillarda elementar zarralarni o'rganish bilan shug'ullanadigan fiziklar bu fan allaqachon hamma uchun tanish bo'lgan Standart model doirasida juda kichik bo'lib qolganligini tobora ko'proq aytishmoqda. Haqiqatan ham, uning doirasida tushuntirish qiyin bo'lgan ko'plab hodisalar allaqachon qayd etilgan. Masalan, ushbu model qaysi zarralar qorong'u materiyadan iborat bo'lishi mumkinligini oldindan aytib bera olmaydi, shuningdek, olimlarni uzoq vaqtdan beri qiynab kelayotgan savolga javob bermaydi - nega bizning Koinotimizda antimateriyadan (barion assimetriyasi) ko'proq materiya bor. Va biz yaqinda yozgan yadrolarning sovuq o'zgarishi jarayonining erzion talqini ham xuddi shu standart modelning "harakati" doirasidan tashqariga chiqadi.

Shunga qaramay, ko'pchilik fiziklar elementar zarrachalarning sirli hayotini tushuntirishning ushbu o'ziga xos usuliga amal qilishadi. Qisman, hozirgacha hech kim yaxshiroq narsani yaratmaganligi, qisman standart modelning ko'pgina bashoratlari hali ham eksperimental tasdiqga ega bo'lganligi sababli (muqobil farazlar haqida aytish mumkin emas). Bundan tashqari, yaqin vaqtgacha tajribalarda ushbu modeldan jiddiy og'ishlar topilmadi. Biroq, bu uzoq vaqt oldin sodir bo'lmaganga o'xshaydi. Bu zarrachalar fizikasining mutlaqo yangi nazariyasi tug'ilishini anglatishi mumkin, bunda joriy Standart Model xuddi Nyutonning universal tortishish nazariyasi umumiy nisbiylik doirasidagi maxsus tortishish holatiga o'xshab ko'rinadigan maxsus holatga o'xshaydi.

Hammasi Xoakim Matias boshchiligidagi xalqaro fiziklar guruhi B-mezonining parchalanish ehtimolidagi qanday og'ishlar standart modeldan ajralib chiqishi va yangi fizikani ko'rsatishi haqida bir nechta bashorat qilishlari bilan boshlandi. Eslatib o‘taman, B-mezon b-kvark va d-antikvarkdan tashkil topgan zarrachadir. Standart Model qoidalariga ko'ra, bu zarracha myuon (manfiy zaryadlangan zarracha, aslida juda og'ir elektron) va antimuonga aylanishi mumkin, garchi bunday hodisaning ehtimoli unchalik katta bo'lmasa. Biroq, o'tgan yili Kiotoda bo'lib o'tgan konferentsiyada Katta adron kollayderida ishlaydigan fiziklar bunday parchalanish izlarini (va nazariy jihatdan bashorat qilingan ehtimol bilan) qayd etishga muvaffaq bo'lishdi.

Matias guruhi bu mezon biroz boshqacha parchalanishi kerak deb hisobladi - bir juft muon va hozirgacha noma'lum K * zarracha, u deyarli darhol kaon va pionga (ikki engilroq mezon) ajraladi. Shunisi e'tiborga loyiqki, olimlar 19 iyul kuni Evropa fizika jamiyati yig'ilishida o'z tadqiqotlari natijalari to'g'risida hisobot berishdi va ushbu tadbirda so'zga chiqqanlardan keyingi ma'ruzachi (bu Katta Adronning LHCb hamkorligidan fizik Nikolas Serra edi. Collider) uning guruhi bunday buzilishlarning izlarini tuzatishga muvaffaq bo'lganligini xabar qildi. Bundan tashqari, Serra guruhining eksperimental natijalari deyarli doktor Mattias va uning hammualliflarining hisobotida bashorat qilingan og'ishlarga to'g'ri keldi!

Qizig'i shundaki, fiziklar bu natijalarni statistik ahamiyatga ega 4,5s bilan baholaydilar, ya'ni tasvirlangan hodisaning ishonchliligi juda va juda yuqori. Shuni eslatib o'tamanki, uchta s ning eksperimental dalillari muhim ahamiyatga ega natijalar deb hisoblanadi va besh s yaxshi tasdiqlangan kashfiyot hisoblanadi - bu o'tgan yilgi tajribalar natijalariga berilgan ahamiyatlilik qiymati, nihoyat izlar topilgan. Xiggs bozonining mavjudligi.

Shunga qaramay, doktor Mattiasning o'zi hali xulosaga shoshilmaslik kerak deb hisoblaydi. "Ushbu natijalarni tasdiqlash uchun qo'shimcha nazariy tadqiqotlar, shuningdek, yangi o'lchovlar. Ammo, agar bizning xulosalarimiz haqiqatan ham to'g'ri bo'lsa, biz yangi fizikaning mavjudligining birinchi to'g'ridan-to'g'ri tasdig'iga duch kelamiz - umumiy qabul qilingan standart modeldan ko'ra umumiyroq nazariya. Agar Xiggs bozoni nihoyat standart model jumboqini birlashtirishga imkon bergan bo'lsa, unda bu natijalar yangi jumboqning birinchi qismi bo'lishi mumkin - bu erda kattaroq o'lcham- deydi olim.

“Biz hayron bo'lamiz, nega bir guruh iste'dodli va fidoyi insonlar o'z hayotlarini ko'zga ko'rinmaydigan darajada mayda narsalarni ta'qib qilishga bag'ishlaydilar? Darhaqiqat, zarrachalar fiziklari sinflarida insonning qiziqishi va biz yashayotgan dunyo qanday ishlashini bilish istagi namoyon bo'ladi. ” Shon Kerroll

Agar siz hali ham kvant mexanikasi iborasidan qo'rqsangiz va hali ham standart model nima ekanligini bilmasangiz - mushukka xush kelibsiz. Nashrimda men asoslarni iloji boricha sodda va aniq tushuntirishga harakat qilaman. kvant dunyosi, shuningdek, elementar zarralar fizikasi. Fermionlar va bozonlar o'rtasidagi asosiy farqlar nimada ekanligini, nima uchun kvarklarning bunday g'alati nomlari borligini va nihoyat, nima uchun hamma Xiggs bozonini topishga intilishlarini aniqlashga harakat qilamiz.

Biz nimadan yaratilganmiz?

Xo'sh, biz mikrokosmosga sayohatimizni oddiy savol bilan boshlaymiz: atrofimizdagi narsalar nimadan iborat? Bizning dunyomiz, xuddi uy kabi, ko'plab mayda g'ishtlardan iborat bo'lib, ular o'ziga xos tarzda birlashtirilganda, nafaqat yangi narsalarni yaratadi. ko'rinish, balki uning xususiyatlari jihatidan ham. Darhaqiqat, agar siz ularga diqqat bilan qarasangiz, har xil turdagi bloklar juda ko'p emasligini ko'rasiz, shunchaki ular har safar bir-biriga turli yo'llar bilan bog'lanib, yangi shakl va hodisalarni hosil qiladi. Har bir blok ajralmas elementar zarrachadir, bu mening hikoyamda muhokama qilinadi.

Masalan, qandaydir moddani olaylik, u Mendeleyev davriy tizimining ikkinchi elementi, inert gaz, geliy. Olamdagi boshqa moddalar singari geliy ham molekulalardan iborat bo‘lib, ular o‘z navbatida atomlar orasidagi bog‘lanish natijasida hosil bo‘ladi. Ammo bu holda, biz uchun geliy biroz o'ziga xosdir, chunki u faqat bitta atomdir.

Atom nimadan iborat?

Geliy atomi, o'z navbatida, atom yadrosini tashkil etuvchi ikkita neytron va ikkita protondan iborat bo'lib, uning atrofida ikkita elektron aylanadi. Eng qizig'i shundaki, bu erda mutlaqo bo'linmaydigan yagona narsa elektron.

Kvant dunyosining qiziqarli lahzasi

Qanday Kamroq elementar zarrachaning massasi Ko'proq u joy egallaydi. Aynan shuning uchun ham protondan 2000 marta engilroq bo'lgan elektronlar atom yadrosidan ancha ko'p joy egallaydi.

Neytronlar va protonlar deb ataladigan guruhga tegishli hadronlar(kuchli o'zaro ta'sirga uchragan zarralar) va aniqrog'i, barionlar.

Adronlarni guruhlarga bo'lish mumkin
Uch kvarkdan tashkil topgan barionlar

Juftlikdan tashkil topgan mezonlar: zarracha-antizarracha

Neytron, uning nomidan ko'rinib turibdiki, neytral zaryadlangan va ikkita pastga va bitta yuqori kvarkka bo'linishi mumkin. Proton, musbat zaryadlangan zarracha, bitta pastga va ikkita yuqoriga kvarkga bo'linadi.

Ha, ha, men hazillashmayman, ular haqiqatan ham yuqori va pastki deb ataladi. Agar biz yuqori va pastki kvarklarni, hatto elektronni ham kashf qilsak, ularning yordami bilan butun olamni tasvirlab bera oladigan bo'lardik. Ammo bu bayonot haqiqatdan juda uzoq bo'lar edi.

Asosiy muammo shundaki, zarralar qandaydir tarzda bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilishi kerak. Agar dunyo faqat shu uchlikdan (neytron, proton va elektron) iborat bo'lsa, unda zarralar fazoning ulkan kengliklarida shunchaki uchib o'tadi va hech qachon adronlar kabi kattaroq shakllanishlarga to'planmas edi.

Fermionlar va bozonlar

Ancha vaqt oldin olimlar standart model deb ataladigan elementar zarrachalarni tasvirlashning qulay va ixcham shaklini ixtiro qildilar. Ma'lum bo'lishicha, barcha elementar zarralar bo'linadi fermionlar, undan barcha materiya tashkil topgan va bozonlar olib yuradigan har xil turlari fermionlar o'rtasidagi o'zaro ta'sir.

Bu guruhlar orasidagi farq juda aniq. Gap shundaki, kvant olami qonunlariga ko'ra, fermionlarga omon qolish uchun ma'lum bo'sh joy kerak bo'ladi, ularning hamkasblari bozonlar esa trillionlab bir-birining ustiga osongina yashashi mumkin.

Fermionlar

Fermionlar guruhi, yuqorida aytib o'tilganidek, atrofimizdagi ko'rinadigan materiyani yaratadi. Biz ko'rgan narsamiz, qayerda bo'lmasin, fermionlar tomonidan yaratilgan. Fermionlar ga bo'linadi kvarklar, ular bir-biri bilan kuchli o'zaro ta'sir qiladi va hadronlar kabi murakkabroq zarralar ichida ushlanib qoladi va leptonlar, ular hamkasblaridan mustaqil ravishda kosmosda erkin mavjud.

Kvarklar ikki guruhga bo‘linadi.

Yuqori tur. +23 zaryadli yuqori kvarklarga quyidagilar kiradi: yuqori, jozibali va haqiqiy kvarklar
Pastki tur. Zaryadlari -13 bo'lgan past tipli kvarklarga quyidagilar kiradi: past, g'alati va jozibali kvarklar

Haqiqiy va yoqimli kvarklar eng katta, yuqoriga va pastga esa eng kichikdir. Nega kvarklarga bunday noodatiy nomlar, to‘g‘rirog‘i, “lazzatlar” berilgani hali ham olimlar uchun bahs mavzusi bo‘lib qolmoqda.

Leptonlar ham ikki guruhga bo'linadi.

"-1" zaryadli birinchi guruhga quyidagilar kiradi: elektron, muon (og'irroq zarracha) va tau zarrasi (eng massiv)
Neytral zaryadli ikkinchi guruhga quyidagilar kiradi: elektron neytrino, muon neytrino va tau neytrino

Neytrino materiyaning kichik zarrasi bo'lib, uni aniqlash deyarli mumkin emas. Uning zaryadi har doim 0 ga teng.

Fiziklar avvalgilaridan ham massivroq bo'lgan yana bir necha avlod zarrachalarini topadilarmi, degan savol tug'iladi. Bunga javob berish qiyin, ammo nazariyotchilar leptonlar va kvarklarning avlodlari uchta bilan cheklangan deb hisoblashadi.

Hech qanday o'xshashlik topmayapsizmi? Kvarklar ham, leptonlar ham ikkita guruhga bo'linadi, ular birlik uchun zaryad bo'yicha bir-biridan farq qiladi? Ammo bu haqda keyinroq ...

Bozonlar

Ularsiz fermionlar koinot atrofida uzluksiz oqimda uchib yurishardi. Ammo bozonlarni almashish, fermionlar bir-biriga qandaydir o'zaro ta'sirni bildiradi. Bozonlarning o'zlari bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilmaydi.

Bozonlar tomonidan uzatiladigan o'zaro ta'sir:

elektromagnit, zarralar - fotonlar. Bu massasiz zarralar yorug'likni uzatadi.
kuchli yadro, zarrachalar glyuonlardir. Ularning yordami bilan atom yadrosidagi kvarklar alohida zarrachalarga parchalanmaydi.
Zaif yadro, zarralar - W va Z bozonlari. Ularning yordami bilan fermionlar massa, energiya bilan uzatiladi va bir-biriga aylanishi mumkin.
gravitatsion , zarralar - gravitonlar. Mikrokosmos miqyosida juda zaif kuch. Faqat supermassiv jismlarda ko'rinadigan bo'ladi.

Gravitatsion o'zaro ta'sir haqida rezervatsiya.
Gravitonlar mavjudligi hali eksperimental ravishda tasdiqlanmagan. Ular faqat nazariy versiya shaklida mavjud. Standart modelda ko'p hollarda ular hisobga olinmaydi.

Hammasi shu, standart model yig'ilgan.

Muammo endigina boshlandi

Diagrammadagi zarrachalarning juda chiroyli ko'rinishiga qaramay, ikkita savol qolmoqda. Zarrachalar massasini qayerdan oladi va nima Xiggs bozoni, bu boshqa bozonlardan ajralib turadi.

Xiggs bozonidan foydalanish g'oyasini tushunish uchun biz kvant maydon nazariyasiga murojaat qilishimiz kerak. Oddiy qilib aytganda, butun dunyo, butun olam eng kichik zarralardan emas, balki juda ko'p turli xil maydonlardan: glyuon, kvark, elektron, elektromagnit va boshqalardan iborat ekanligini ta'kidlash mumkin. Bu sohalarning barchasida doimo engil tebranishlar sodir bo'ladi. Lekin biz ularning eng kuchlisini elementar zarralar sifatida qabul qilamiz. Ha, va bu tezis juda ziddiyatli. Korpuskulyar-to'lqinli dualizm nuqtai nazaridan, mikrokosmosning bir xil ob'ekti turli vaziyatlarda o'zini to'lqin, ba'zan esa elementar zarracha kabi tutadi, bu faqat jarayonni kuzatayotgan fizik uchun vaziyatni modellashtirish uchun qulayroq bo'lishiga bog'liq. .

Xiggs maydoni

Ma'lum bo'lishicha, Xiggs maydoni deb ataladigan maydon mavjud bo'lib, uning o'rtacha ko'rsatkichi nolga borishni istamaydi. Natijada, bu maydon butun Koinot bo'ylab nolga teng bo'lmagan doimiy qiymatni olishga harakat qiladi. Maydon hamma joyda va doimiy fonni tashkil qiladi, buning natijasida kuchli tebranishlar natijasida Xiggs bozoni paydo bo'ladi.
Va aynan Xiggs maydoni tufayli zarralar massaga ega bo'ladi.
Elementar zarrachaning massasi uning Xiggs maydoni bilan qanchalik kuchli ta'sir qilishiga bog'liq uning ichida doimo uchib yuradi.
Va aynan Xiggs bozoni tufayli, aniqrog'i uning maydoni tufayli, standart model juda ko'p o'xshash zarrachalar guruhlariga ega. Xiggs maydoni ko'plab qo'shimcha zarralarni, masalan, neytrinolarni yaratishga majbur qildi.

Natijalar

Menga aytilgan narsa standart modelning tabiati va nima uchun bizga Xiggs Bozoni kerakligini eng yuzaki tushunishdir. Ba'zi olimlar 2012 yilda LHCda Xiggs bozoniga o'xshab ko'rinadigan zarracha shunchaki statistik xato bo'lgan deb umid qilishmoqda. Axir, Xiggs maydoni tabiatning ko'plab go'zal simmetriyalarini buzadi va fiziklarning hisob-kitoblarini yanada chalkashtirib yuboradi.
Ba'zilar hatto standart model nomukammalligi tufayli o'zining so'nggi yillarini yashayotganiga ishonishadi. Ammo bu tajribada isbotlanmagan va elementar zarralarning standart modeli inson tafakkuri dahosining haqiqiy namunasi bo'lib qolmoqda.

Barcha materiya kvarklardan, leptonlar va zarrachalardan - o'zaro ta'sir tashuvchilardan iborat.

Bugungi kunda standart model koinot dastlab qurilgan manba haqidagi tushunchamizni eng yaxshi aks ettiruvchi nazariya deb ataladi. Shuningdek, ushbu asosiy komponentlardan materiya qanday hosil bo'lishi va ular orasidagi o'zaro ta'sir kuchlari va mexanizmlari aniq tasvirlangan.

Strukturaviy nuqtai nazardan, atom yadrolarini tashkil etuvchi elementar zarralar ( nuklonlar), va umuman, barcha og'ir zarralar - hadronlar (barionlar va mezonlar) - hatto oddiy zarrachalardan iborat bo'lib, ular odatda fundamental deb ataladi. Ushbu rolda materiyaning haqiqiy asosiy asosiy elementlari kvarklar, uning elektr zaryadi proton birlik musbat zaryadining 2/3 yoki –1/3 qismiga teng. Eng keng tarqalgan va engil kvarklar deyiladi yuqori va pastroq va mos ravishda belgilang u(ingliz tilidan yuqoriga) va d(pastga). Ba'zan ular chaqiriladi proton va neytron proton birikmadan tashkil topganligi sababli kvark uud, va neytron udd. Yuqori kvark 2/3 zaryadga ega; pastroq - manfiy zaryad-1/3. Proton ikkita yuqoriga va bitta pastga kvarkdan, neytron esa bitta yuqoriga va ikkita pastga kvarkdan iborat bo'lganligi sababli, proton va neytronning umumiy zaryadi 1 va 0 ga teng ekanligini o'zingiz tekshirishingiz mumkin va Standart Model bu haqiqatni etarli darajada tasvirlab berishiga ishonch hosil qiling. Qolgan ikki juft kvark ko'proq ekzotik zarralarning bir qismidir. Ikkinchi juftlikdan kvarklar deyiladi sehrlangan - c(dan Maftun bo'ldim) va g'alati - s(dan g'alati). Uchinchi juftlik rost - t(dan haqiqat, yoki ingliz tilida. an'analar yuqori) va go'zal - b(dan go'zallik, yoki ingliz tilida. an'analar pastki) kvarklar. Standart model tomonidan bashorat qilingan va kvarklarning turli birikmalaridan tashkil topgan deyarli barcha zarralar allaqachon eksperimental ravishda kashf etilgan.

Boshqa qurilish majmuasi deb ataladigan g'ishtlardan iborat leptonlar. Leptonlarning eng keng tarqalgani - bizga uzoq vaqtdan beri ma'lum elektron, atomlar tuzilishining bir qismi bo'lgan, ammo atomlararo ta'sirlar bilan chegaralanib, yadroviy o'zaro ta'sirlarda qatnashmaydi. Unga qo'shimcha ravishda (va uning juftlashgan antizarrasi deb ataladi pozitron) leptonlarga og'irroq zarrachalar - muon va antizarralari bilan tau lepton kiradi. Bundan tashqari, har bir leptonga nolga teng (yoki amalda nolga teng) dam massasi bo'lgan o'zining zaryadsiz zarrasi beriladi; bunday zarralar navbati bilan elektron, muon yoki taon deb ataladi neytrino.

Demak, leptonlar ham kvarklar kabi uchta “oilaviy juftlik” hosil qiladi. Bunday simmetriya nazariyotchilarning diqqatli ko'zlaridan chetda qolmadi, ammo buning uchun ishonchli tushuntirish hali berilmagan. Qanday bo'lmasin, kvarklar va leptonlar koinotning asosiy qurilish bloklaridir.

Tanganing boshqa tomonini - kvarklar va leptonlar o'rtasidagi o'zaro ta'sir kuchlarining tabiatini tushunish uchun siz zamonaviy nazariy fiziklar kuch tushunchasini qanday izohlashlarini tushunishingiz kerak. Bunda bizga analogiya yordam beradi. Tasavvur qiling-a, Kembrijdagi Kem daryosida ikki qayiqchi qarama-qarshi yo'nalishda eshkak eshishadi. Bir eshkak eshuvchi saxiyligi tufayli hamkasbini shampan bilan muomala qilishga qaror qildi va ular bir-birining yonidan suzib o'tishganda, unga to'liq shisha shampanni tashladilar. Impulsning saqlanish qonuni natijasida, birinchi eshkakchi shishani uloqtirganda, uning qayig‘i yo‘nalishi to‘g‘ri chiziqli yo‘nalishdan teskari yo‘nalishda og‘ib ketgan va ikkinchi eshkakchi shishani ushlab olganida, uning impulsi unga o‘tgan. va ikkinchi qayiq ham to'g'ri chiziqli yo'nalishdan chetga chiqdi, lekin teskari yo'nalishda. Shunday qilib, shampan almashinuvi natijasida ikkala qayiq ham yo'nalishni o'zgartirdi. Nyuton mexanikasi qonunlariga ko'ra, bu qayiqlar o'rtasida kuchlarning o'zaro ta'siri sodir bo'lganligini anglatadi. Ammo qayiqlar bir-biri bilan to'g'ridan-to'g'ri aloqa qilmadi, shunday emasmi? Bu erda biz ikkalamiz vizual tarzda ko'ramiz va intuitiv ravishda qayiqlar orasidagi o'zaro ta'sir kuchini impuls tashuvchisi - shampan shishasi orqali o'tkazganini tushunamiz. Fiziklar buni chaqirishadi o'zaro ta'sir tashuvchisi.

Xuddi shunday kuch o'zaro ta'siri zarralar orasidagi bu o'zaro ta'sirlarning zarralari-tashuvchilari almashinuvi orqali sodir bo'ladi. Darhaqiqat, biz zarralar orasidagi o'zaro ta'sirning asosiy kuchlarini farqlaymiz, chunki turli zarralar bu o'zaro ta'sirlarning tashuvchisi sifatida ishlaydi. Bunday o'zaro ta'sirlarning to'rttasi mavjud: kuchli(bu zarralar ichida kvarklarni ushlab turadigan narsa), elektromagnit, zaif(bu qandaydir radioaktiv parchalanishga olib keladi) va gravitatsion. Kuchli ranglarning o'zaro ta'sirining tashuvchilari glyuonlar, ularning na massasi, na elektr zaryadi bor. Ushbu turdagi o'zaro ta'sir kvant xromodinamikasi bilan tavsiflanadi. Elektromagnit o'zaro ta'sir kvantlar almashinuvi orqali sodir bo'ladi elektromagnit nurlanish, deb ataladi fotonlar va shuningdek, massadan mahrum . Zaif o'zaro ta'sir, aksincha, massiv orqali uzatiladi vektor yoki o'lchov bozonlari, ular protondan 80-90 baravar ko'proq "og'irlik" - laboratoriya sharoitida ular birinchi marta 1980-yillarning boshlarida kashf etilgan. Nihoyat, tortishish o'zaro ta'siri o'z-o'zidan bo'lmagan massa almashinuvi orqali uzatiladi gravitonlar- bu vositachilar hali eksperimental ravishda aniqlanmagan.

Standart model doirasida fundamental o'zaro ta'sirlarning dastlabki uch turi birlashtirildi va ular endi alohida ko'rib chiqilmaydi, balki yagona tabiat kuchining uch xil ko'rinishi hisoblanadi. O'xshatishga qaytish uchun, Faraz qilaylik, Kam daryosi bo'yida bir-birining yonidan o'tayotgan yana bir juft eshkakchilar bir shisha shampan emas, faqat bir stakan muzqaymoq almashtirdilar. Bundan qayiqlar ham qarama-qarshi yo'nalishda yo'nalishdan chetga chiqadi, lekin ancha zaifroq. Tashqi kuzatuvchiga bu ikki holatda qayiqlar o'rtasida turli kuchlar harakat qilgandek tuyulishi mumkin: birinchi holatda suyuqlik almashinuvi yuz berdi (men shishani hisobga olmaslikni taklif qilaman, chunki ko'pchiligimiz uning tarkibiga qiziqamiz. ), ikkinchisida esa - qattiq tana (muzqaymoq). Endi tasavvur qiling-a, o'sha kuni Kembrijda shimoliy hududlar uchun kamdan-kam uchraydigan yoz jaziramasi bo'lgan va muzqaymoq uchib ketganda erib ketgan. Ya'ni, haroratning biroz ko'tarilishi, aslida, o'zaro ta'sir suyuqlik yoki qattiq jismning tashuvchisi sifatida harakat qilishiga bog'liq emasligini tushunish uchun etarli. Qayiqlar o'rtasida turli kuchlar ta'sir qiladi deb o'ylashimizning yagona sababi, muzqaymoq tashuvchining tashqi ko'rinishidan farqli bo'lganligi, chunki uni eritish uchun harorat juda past edi. Haroratni ko'taring - va o'zaro ta'sir kuchlari vizual ravishda birlashtirilgan ko'rinadi.

Koinotda harakat qiluvchi kuchlar o'zaro ta'sirning yuqori energiyalarida (haroratlarida) ham birlashadilar, shundan so'ng ularni ajratib bo'lmaydi. Birinchidan birlashmoq(odatda shunday deyiladi) zaif yadro va elektromagnit o'zaro ta'sir. Natijada, biz shunday deb ataladigan narsani olamiz elektr zaif o'zaro ta'sir hatto laboratoriyada ham zamonaviy zarracha tezlatgichlari tomonidan ishlab chiqilgan energiyalarda kuzatiladi. Ilk koinotda energiya shunchalik yuqori ediki, Katta portlashdan keyingi dastlabki 10-10 soniyada zaif yadro va elektromagnit kuchlar o'rtasida hech qanday chiziq yo'q edi. Olamning o'rtacha harorati 10 14 K ga tushganidan keyingina bugungi kunda kuzatilgan barcha to'rtta kuch o'zaro ta'siri ajralib chiqdi va zamonaviy shaklga ega bo'ldi. Harorat bu belgidan yuqori bo'lsa-da, faqat uchta asosiy kuch harakat qildi: kuchli, birlashtirilgan elektr zaif va tortishish o'zaro ta'siri.

Elektrozaif va kuchli yadroviy o'zaro ta'sirlarning birlashishi 10 27 K darajali haroratlarda sodir bo'ladi. Laboratoriya sharoitida bunday energiyaga hozirda erishib bo'lmaydi. Eng kuchli zamonaviy tezlatkich - hozirda Fransiya va Shveytsariya chegarasida qurilayotgan Katta adron kollayderi zarrachalarni elektr kuchsiz va kuchli yadroviy o'zaro ta'sirlarni birlashtirish uchun zarur bo'lgan energiyaning atigi 0,000000001 foizini tashkil etadigan energiyagacha tezlashtira oladi. Shunday qilib, ehtimol, biz ushbu uyushmaning eksperimental tasdiqlanishi uchun uzoq vaqt kutishimiz kerak. Zamonaviy koinotda ham bunday energiya yo'q, ammo uning mavjudligidan dastlabki 10-35 yil ichida olamning harorati 10 27 K dan yuqori bo'lgan va koinotda faqat ikkita kuch harakat qilgan - elektrokuchli va gravitatsion o'zaro ta'sir. Ushbu jarayonlarni tavsiflovchi nazariyalar "Buyuk birlashish nazariyalari" (GUT) deb ataladi. TVO ni to'g'ridan-to'g'ri sinab ko'rish mumkin emas, lekin ular past energiyalarda sodir bo'ladigan jarayonlar haqida ma'lum prognozlarni ham beradi. Bugungi kunga kelib, nisbatan past haroratlar va energiya uchun barcha GUT bashoratlari eksperimental tarzda tasdiqlangan.

Demak, standart model, umumlashtirilgan shaklda, materiya kvark va leptonlardan iborat bo'lgan va ular o'rtasidagi kuchli, elektromagnit va zaif o'zaro ta'sirlar katta birlashma nazariyalari bilan tavsiflangan koinot tuzilishi nazariyasidir. Bunday model, shubhasiz, to'liq emas, chunki u tortishish kuchini o'z ichiga olmaydi. Taxminlarga ko'ra, oxir-oqibat to'liqroq nazariya ishlab chiqiladi ( sm. Universal nazariyalar) va bugungi kunda standart model bizda mavjud bo'lgan eng yaxshisidir.

"Elementlar"

Insoniyatga ma'lum bo'lgan eng aniq ilmiy nazariyaning qanday ahmoqona nomi. Chorakdan ko'proq Nobel mukofotlari o'tgan asrning fizikasi bo'yicha standart model bilan bevosita yoki bilvosita bog'liq bo'lgan ishlarga berilgan. Uning ismi, albatta, bir necha yuz rublga yaxshilanishni sotib olishingiz mumkin. Har qanday nazariy fizik "deyarli hamma narsaning ajoyib nazariyasini" afzal ko'radi, bu aslida shunday.

2012-yilda Xiggs bozonining kashf etilishi tufayli olimlar va ommaviy axborot vositalaridagi hayajonni ko‘pchilik eslaydi. Ammo uning kashfiyoti kutilmaganda yoki kutilmaganda sodir bo‘lmadi - bu Standard Modelning g‘alabalar seriyasining ellik yilligini nishonladi. U tortishish kuchidan tashqari barcha asosiy kuchlarni o'z ichiga oladi. Uni inkor etish va laboratoriyada uni butunlay qayta ishlash zarurligini ko'rsatishga bo'lgan har qanday urinish muvaffaqiyatsizlikka uchradi - va ular juda ko'p.

Muxtasar qilib aytganda, standart model bu savolga javob beradi: hamma narsa nimadan iborat va qanday qilib hamma narsa bir-biriga mos keladi?

Eng kichik qurilish bloklari

Fiziklar oddiy narsalarni yaxshi ko'radilar. Ular hamma narsani o‘z mohiyatiga ko‘ra parchalashni, eng asosiy qurilish bloklarini topishni xohlashadi. Buni yuzlab odamlar bilan qiling kimyoviy elementlar unchalik oson emas. Ota-bobolarimiz hamma narsa besh elementdan - tuproq, suv, olov, havo va efirdan iborat deb hisoblashgan. Beshtasi bir yuz o'n sakkizdan ancha oson. Va shuningdek, noto'g'ri. Atrofimizdagi olam molekulalardan, molekulalar esa atomlardan tashkil topganligini albatta bilasiz. Kimyogar Dmitriy Mendeleev buni 1860-yillarda aniqladi va atomlarni bugungi kunda maktablarda o'qitiladigan elementlar jadvalida ko'rsatdi. Ammo bu kimyoviy elementlarning 118 tasi bor.Surma, mishyak, alyuminiy, selen ... va yana 114 ta.

1932 yilda olimlar bu atomlarning barchasi faqat uchta zarracha - neytronlar, protonlar va elektronlardan iborat ekanligini bilishgan. Neytronlar va protonlar yadroda bir-biri bilan chambarchas bog'liq. Ulardan minglab marta engilroq elektronlar yadro atrofida yorug'lik tezligiga yaqin tezlikda aylanadi. Fiziklar Plank, Bor, Shredinger, Geyzenberg va boshqalar yangi fanni kiritdilar - kvant mexanikasi- bu harakatni tushuntirish uchun.

U erda to'xtash juda yaxshi bo'lardi. Faqat uchta zarracha bor. Bu beshdan ham osonroq. Ammo ular qanday qilib bir-biriga yopishadi? Manfiy zaryadlangan elektronlar va musbat zaryadlangan protonlar elektromagnit kuchlari bilan birga ushlab turiladi. Ammo protonlar yadroda birikadi va ularning ijobiy zaryadlari ularni uzoqlashtirishi kerak. Hatto neytral neytronlar ham yordam bermaydi.

Ushbu proton va neytronlarni nima bog'laydi? "Ilohiy aralashuv"? Ammo hatto ilohiy mavjudot ham koinotdagi 1080 ta proton va neytronning har birini iroda kuchi bilan ushlab turishda qiynaladi.

Zarrachalar hayvonot bog'ini kengaytirish

Ayni paytda, tabiat o'z hayvonot bog'ida faqat uchta zarrachani saqlashni astoydil rad etadi. Hatto to'rtta, chunki biz Eynshteyn tomonidan tasvirlangan yorug'lik zarrasi - fotonni hisobga olishimiz kerak. Anderson elektronlarni o'lchaganida to'rttasi beshga aylandi musbat zaryad- pozitronlar - koinotdan Yerga urilgan. Yadroni bir butun sifatida ushlab turgan pion Yukava tomonidan kashf etilgan va bashorat qilinganida beshta oltita bo'ldi.

Keyin muon paydo bo'ldi - elektrondan 200 marta og'irroq, ammo aks holda uning egizaki. Allaqachon yetti. Unchalik oson emas.

1960-yillarga kelib, yuzlab "fundamental" zarralar mavjud edi. Yaxshi tashkil etilgan davriy jadval o'rniga barionlar (protonlar va neytronlar kabi og'ir zarralar), mezonlar (masalan, Yukava pionlari) va leptonlar (elektron va tushunib bo'lmaydigan neytrinolar kabi engil zarralar) hech qanday tashkilot va printsiplarsiz uzoq ro'yxatlar mavjud edi. dizayn.

Va bu tubsizlikda Standart Model tug'ildi. Hech qanday yorug'lik yo'q edi. Arximed “Evrika!” deb baqirib vannadan sakrab tushmadi. Yo'q, aksincha, 1960-yillarning o'rtalarida bir nechta aqlli odamlar bu botqoqni avvaliga oddiy nazariyaga, keyin esa ellik yillik eksperimental sinov va nazariy rivojlanishga aylantirgan muhim taxminlarni ilgari surdilar.

Kvarklar. Ularda biz lazzatlar deb ataydigan oltita variant bor. Gullar kabi, lekin u qadar mazali emas. Atirgullar, zambaklar va lavanta o'rniga biz turdik va tushdik, g'alati va sehrlangan, yoqimli va haqiqiy kvarklar. 1964 yilda Gell-Mann va Tsvayg bizga barion hosil qilish uchun uchta kvarkni qanday aralashtirishni o'rgatishdi. Proton ikkita yuqoriga va bitta pastga kvark; neytron - ikkita pastki va bitta yuqori. Bitta kvark va bitta antikvark oling va siz mezon olasiz. Pion - yuqoriga yoki pastga antikvark bilan bog'liq bo'lgan yuqoriga yoki pastga kvark. Biz bilan shug'ullanadigan barcha moddalar yuqoriga va pastga kvarklar, antikvarklar va elektronlardan iborat.

Oddiylik. To'liq oddiy emas, chunki kvarklarni bog'lab turish oson emas. Ular bir-biriga shunchalik chambarchas bog'langanki, siz hech qachon o'z-o'zidan aylanib yurgan kvark yoki antikvarkni topa olmaysiz. Bu bog'lanish va unda ishtirok etuvchi zarralar, ya'ni glyuonlar nazariyasi kvant xromodinamikasi deyiladi. Bu standart modelning muhim qismi bo'lib, matematik jihatdan qiyin va ba'zan hatto asosiy matematika uchun echib bo'lmaydi. Fiziklar hisob-kitob qilish uchun qo'llaridan kelganini qiladilar, lekin ba'zida matematik apparat rivojlanmagan ko'rinadi.

Standart modelning yana bir jihati “lepton modeli”dir. Bu 1967 yilda Stiven Vaynbergning kvant mexanikasini zarrachalarning oʻzaro taʼsiri haqidagi muhim bilimlar bilan birlashtirgan va ularni yagona nazariyaga birlashtirgan muhim maqolasining sarlavhasidir. U elektromagnetizmni o'z ichiga oldi, uni ma'lum radioaktiv parchalanishlarga olib keladigan "zaif kuch" bilan bog'ladi va bular bir xil kuchning turli ko'rinishlari ekanligini tushuntirdi. Ushbu model asosiy zarrachalarga massa beradigan Xiggs mexanizmini o'z ichiga olgan.

O'shandan beri standart model natijadan keyingi natijalarni, shu jumladan, bir necha turdagi kvarklar va V va Z bozonlarini, foton elektromagnetizmda qanday rol o'ynasa, zaif o'zaro ta'sirlarda bir xil rol o'ynaydigan og'ir zarralarni kashf qilishni bashorat qildi. Neytrinolarning massaga ega bo'lish ehtimoli 1960-yillarda o'tkazib yuborilgan, ammo bir necha o'n yillar o'tgach, 1990-yillarda standart model tomonidan tasdiqlangan.

Standart model tomonidan uzoq vaqtdan beri bashorat qilingan va uzoq kutilgan Xiggs bozonining 2012-yilda kashf etilishi ajablanarli emas edi. Ammo bu standart modelning zarrachalar fiziklari ufqda muntazam ravishda kutayotgan qorong'u kuchlar ustidan yana bir muhim g'alabasi edi. Fiziklar standart model ularning oddiy model haqidagi g‘oyalariga to‘g‘ri kelmasligini yoqtirmaydilar, ular uning matematik nomuvofiqligidan xavotirda, shuningdek, tortishish kuchini tenglamaga kiritish yo‘lini izlamoqda. Shubhasiz, bu standart modeldan keyin bo'lishi mumkin bo'lgan fizikaning turli nazariyalariga aylanadi. Katta birlashtirish nazariyalari, supersimmetriyalar, texnokolor va simlar nazariyasi shunday paydo bo'ldi.

Afsuski, standart modeldan tashqari nazariyalar muvaffaqiyatli eksperimental tasdiqlarni va standart modelda jiddiy kamchiliklarni topmadi. Ellik yil o'tgach, bu hamma narsaning nazariyasi bo'lishga eng yaqin keladigan standart modeldir. Deyarli hamma narsaning ajoyib nazariyasi.