Стандартная модель у фізиці елементарних частинок — теоретична конструкція, что описывает электромагнитную, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц. Данная модель сочетает в себе теоретическую и прикладную физику.
Эта теория базируется на очень велекій количестве постулатов и позволяет теоретически предсказывать свойства тысяч различных процессов в мире элементарных частиц. В большинство случаев эти предсказания подтверждаются экспериментом, иногда с исключительной высокой точностью .
Основные компоненты Стандартной модели
Рабочим инструментом Стандартной модели есть квантовая теория поля (то есть теория віднощення скорости частиц к скорости света с бесконечно большим числом степеней свободы).
Атомы по Стандартной моделью.
Стандартная модель построена на квантовой теории поля и содержит в себе не только знания о строении атома, но и теории о взаимодействии элементарных частиц.
Фермионы и Бозоны
В Стандартній моделі елементарні частинки діляться на фермионы, из которых и состоит вся материя, и бозоны, которые переносят различные виды взаимодействий между ферміонами.
Разница между этими группами достаточно наглядная. Дело в том, что ферміонам для выживания по законам квантового мира нужен определенный простор, а для бозонов почти не важно наличие свободного места.
Фермионы
Группа фермион, как было уже сказано, создает видимую материю вокруг нас. Фермионы делятся на кварки, сильно взаємодіютьі между собой и заперты внутри более сложных частиц – адронов, и лептонов, которые свободно существуют в пространстве независимо от своих собратьев.
Кварки делятся на две группы.
Верхнего типа. До кварков верхнего типа, с зарядом +2 \ 3, относят: верхний, очарованный и истинный кварки.
Нижнего типа. До кварков нижнего типа, с зарядом -1 \ 3, относят: нижний, удивительный и прелестный кварки.
Истинный и волшебный крупнейшими кварками, а верхний и нижний – наименьшими.
Лептоны
(Состоят из кварков)
Вони також діляться на дві групи.
- Первая группа, с зарядом «-1», к ней относят: электрон, мюон (тяжелую долю) и тау-частицу (наймасивнішу)
- Вторая группа, с нейтральным зарядом, содержит: электронное нейтрино, мюонне нейтрино и тау-нейтрино
Нейтрино – есть малая доля вещества, заметить которую практически невозможно. Ее заряд всегда равен 0.
Бозоны
Без них бы фермионы сплошным потоком летали по вселенной. Но обмениваясь бозонами, фермионы сообщают друг другу о любой вид взаимодействия. Сами бозоны же друг с другом практически не взаимодействуют.
Взаимодействие, что передается бозонами, бывает:
Электромагнитная – фотоны. С помощью этих частиц безмассових передается свет.
Сильная ядерная, доли – глюоны. С их помощью кварки из ядра атома не распадаются на отдельные частицы.
Слабая ядерная – ± W и Z бозоны. С их помощью фермионы перебрасываются массой, энергией, и могут превращаться друг в друга.
Гравітаційним часткам – Гравітонам. Чрезвычайно слабая в масштабах микромира сила. Становится видимой только на сверхмассивных телах.
Масса частиц объясняется их взаимодействием с полем Хиггса, квантом которого является бозон Хиггса (это бозон, который притягивает все частицы в усталости). Именно благодаря его силе существуют устойчивые формы. Всі інші бозони доповнюючі.
Что может и чего не может Стандартная модель.
Стандартная модель – это, во многом, описательная теория. Она не дает ответы на многие вопросы, начинающиеся с «почему»: почему частиц именно столько и именно таких? откуда взялись именно эти взаимодействия и именно с такими свойствами? почему численные значения параметров именно такие?
Кроме того, Стандартная модель не способна описать некоторые явления, которые наблюдаются в природе. В частности, в ней нет места массам нейтрино и частицам темной материи. Стандартная модель не учитывает гравитацию.
Если же использовать Стандартную модель по своему назначению, для предсказания результатов столкновений элементарных частиц, то она позволяет, в зависимости от конкретного процесса, выполнять вычисления с разной степенью точности.
Для электромагнитных явлений (рассеяние электронов) точность может достигать миллионных долей и даже лучше. Рекорд тут держит аномальный магнитный момент электрона, который вычислен с точностью лучше одной миллиардной.
Много высокоэнергетических процессов, которые протекают за счет электрослабого взаимодействия, вычисляются с очень высокой точнітью.
Стоит подчеркнуть тот факт, что некоторые процессы трудно рассчитать с нужной точностью, это не означает, что «плохая теория». Просто она очень сложная, и нынешних математических приемов пока не хватает.
