Modelo estándar: la sorprendente teoría de casi todo

El modelo Estándar. Que estúpido es el nombre para la más precisa de la teoría científica de todas las conocidas por la humanidad. Más de la cuarta parte de los premios nobel de física del siglo pasado se han adjudicado los trabajos, que directa o indirectamente se relacionan con el modelo Estándar. El nombre de ella, por supuesto, tal, como si por un par de cientos de rublos se puede comprar mejoras. Cualquier físico teórico preferiría "la asombrosa teoría de casi todo", como ella, en realidad, y es.

Muchos recuerdan la emoción entre los científicos y en los medios de comunicación, causado por el descubrimiento del bosón de higgs en 2012. Pero su descubrimiento no fue una sorpresa y no ha surgido de la nada — que marcó el quincuagésimo aniversario de una sucesión de victorias del modelo Estándar. Incluye todas fundamental de la fuerza, excepto la gravedad. Cualquier intento de refutar y demostrar en el laboratorio que tengo que revisar, y había muchos — ha fallado.

En resumen, el modelo Estándar responde a esta pregunta: ¿de que todo está hecho y como todos los mantiene juntos?

Pequeños bloques de construcción

La Física amar las cosas simples. Quieren triturar todo hasta la esencia, encontrar el más básico de los bloques de construcción. Hacer esto cuando hay cientos de elementos químicos, no es tan fácil. Nuestros antepasados creían que todo está hecho de los cinco elementos — tierra, agua, fuego, aire y éter. Cinco es mucho más fácil de ciento dieciocho. Y también es incorrecto. Seguramente sabes que el mundo que nos rodea está compuesto de moléculas, y las moléculas están compuestas por átomos. El químico dmitri mendeleev enteré de esto en la década de 1860 y presentó los átomos en la tabla de los elementos, que hoy estudian en la escuela. Pero estos elementos químicos 118. Antimonio, arsénico, aluminio, selenio... y aún 114.

En 1932, los científicos sabían que todos estos átomos se compone de sólo tres partículas de neutrones, protones y electrones. Los neutrones y los protones están estrechamente relacionados el uno con el otro en el núcleo. Los electrones, miles de veces más fácil, giran alrededor del núcleo a una velocidad cercana a la luz. La física de planck, Bohr, schroedinger, heisenberg y otros han presentado una nueva ciencia — la mecánica cuántica para explicar este movimiento.

Este sería maravilloso parar. Un total de tres partículas. Es incluso más fácil que el de cinco. Pero, ¿cómo se mantienen juntos? Cargadas negativamente, los electrones y de carga positiva, los protones se atan juntos por la fuerza del electromagnetismo. Pero los protones se pierden en el núcleo y sus cargas positivas deben apartar de lejos. No permiten a los neutrales de neutrones.

Lo Que une a estos protones y neutrones juntos? La "intervención divina"? Pero incluso la divina esencia haya problemas cuidar a cada uno de los 10⁸⁰ de protones y neutrones en el Universo, manteniendo su fuerza de voluntad.

Ampliando el zoo de las partículas

Entre tanto, la naturaleza desesperadamente se niega a almacenar en su zoológico a solo tres partículas. Incluso cuatro, porque necesitamos tener en cuenta un fotón, una partícula de luz, descrito por einstein. Los cuatro se convirtieron en cinco, cuando Anderson midió los electrones con carga positiva — positrones van — que golpean a la Tierra del espacio exterior. Cinco de acero de seis, cuando se detectó la peonía, sujeta el motor en general y predicho por Юкавой.

Después, apareció el muón — 200 veces más pesado que un electrón, pero en el resto de su gemelo. Esto ya siete. No es tan fácil.

En La década de 1960 años fueron cientos de "fundamentales" de las partículas. En lugar de una bien organizada en la tabla periódica fueron sólo las largas listas de bariones (pesados, partículas como protones y neutrones), los mesones (como пионов Юкавы) y leptones (de los pulmones de partículas como el electrón y el elusivo de neutrinos), sin ningún tipo de organización y principios del dispositivo.

Y en ese profundo nació el modelo Estándar. No había ninguna luz. Arquímedes no saltó de la bañera con el grito de "¡eureka!". No, en lugar de ello, a mediados de la década de 1960, varios de los hombres inteligentes presentaron importantes supuestos que convirtieron este трясину primero en una simple teoría, a continuación, en cincuenta años de la puesta a prueba teórica y de diseño.

Los Quarks. Se recibieron seis opciones que llamamos los aromas. Como el de los colores, sólo que no tan delicioso olor. En lugar de las rosas, los lirios y la lavanda hemos recibido la parte superior e inferior de un extraño y encantado, hermoso y verdadero de los quarks. En 1964 Гелл-mann y zweig nos han enseñado mezclar tres qwark para recibir барион. El protón es de dos superiores y uno inferior de un quark; neutrón – dos inferiores y uno superior. Tome un quark y un антикварк – obtenga el mesón. La peonía es superior o inferior de un quark, relacionado con la parte superior o inferior антикварком. Todo el material con el que estamos tratando, es de los encabezados y pies de quark, антикварков y electrones.

La Sencillez. Aunque no muy fácil, ya que mantener los quarks relacionados fácil. Se unen entre sí tan estrechamente que nunca vas a encontrar a qwark o антикварка, caprichoso y por sí misma. La teoría de la comunicación y de las partículas que toman parte en ella, a saber, глюоны, se llama cuántica хромодинамикой. Esta es una parte importante del modelo Estándar, matemáticamente compleja, y lugares incluso нерешаемая básico de las matemáticas. La física hacen todo lo posible para hacer cálculos, pero a veces aparato matemático resulta insuficientemente desarrollado.

Otro aspecto del modelo Estándar – "el modelo de leptones". Es un nombre fundamental en un artículo de 1967, escrito por stephen Вайнбергом, que combina la mecánica cuántica con los conocimientos fundamentales sobre cómo interactúan las partículas, y organizado en una única teoría. Encendió el electromagnetismo, y lo ató con "poca fuerza", que lleva a ciertos materiales radiactivos распадам, y explicó que es diferentelas manifestaciones de una misma fuerza. En este modelo se ha incluido el mecanismo de higgs, que da a la masa de las partículas fundamentales.

Desde entonces, el modelo Estándar de predecía los resultados de los experimentos de los resultados, incluyendo la apertura de varias variedades de quark y W - y Z-quarks pesados de partículas, que en las interacciones débiles desempeñan el mismo papel que el fotón en электромагнетизме. La probabilidad de que los neutrinos tienen masa, perdido en la década de 1960, pero confirmaron el modelo Estándar en la década de 1990, a través de varias décadas.

Detección del bosón de higgs en 2012, hace mucho tiempo predicho el modelo Estándar y esperado, no fue, sin embargo, la sorpresa. Pero fue una victoria importante de un modelo Estándar sobre las fuerzas oscuras que la física de partículas regularmente esperan en el horizonte. Físicos que comienza no me gusta es que el modelo Estándar no cumple con sus conceptos de simple, están preocupados por la matemática por la falta de coherencia, y también en busca de la oportunidad de incluir la gravedad en la ecuación. Obviamente, esto se traduce en diferentes teorías de la física, que puede ser después de que el modelo Estándar. Así aparecieron las teorías de gran unificación, llamada súper simetría, техноколор y la teoría de cuerdas.

Por desgracia, la teoría de fuera del modelo Estándar no han encontrado el éxito de confirmaciones experimentales y de las graves carencias del modelo Estándar. Cincuenta años más tarde, exactamente el modelo Estándar de la más cercana a la condición de una teoría. La sorprendente teoría de casi todo.