Стандартная модель — это теоретическая конструкция, которая описывает три из четырех фундаментальных сил природы: сильное взаимодействие, слабое взаимодействие и электромагнитное взаимодействие. Теория также описывает элементарные частицы, из которых состоит вся материя во Вселенной.
Основы Стандартной модели были заложены в 1960 году американским физиком Шелдоном Глэшоу, а ее современная формулировка была завершена лишь в начале 2000-х годов. По сей день Стандартная модель подвергается многочисленными экспериментами, и у человечества появляется все больше доказательств в пользу того, что данная теория неполна. Например, Стандартная модель не описывает гравитацию и не объясняет, почему существует темная материя и темная энергия.
Элементарные частицы
Стандартная модель описывает 17 элементарных частиц. Эти частицы делятся на два класса: фермионы и бозоны.
- Фермионы — это частицы, которые имеют полуцелый спин. Они включают в себя кварки, лептоны и нейтрино.
- Бозоны — это частицы, которые имеют целый спин. Они включают в себя фотоны, глюоны, W- и Z-бозоны и бозон Хиггса.
Фундаментальные силы
Стандартная модель описывает три из четырех фундаментальных сил природы: сильное взаимодействие, слабое взаимодействие и электромагнитное взаимодействие.
- Сильное взаимодействие — это сила, которая связывает кварки вместе, образуя протоны и нейтроны.
- Слабое взаимодействие — это сила, которая отвечает за радиоактивный распад.
- Электромагнитное взаимодействие — это сила, которая действует между заряженными частицами.
Бозон Хиггса
Бозон Хиггса — это элементарная частица, которая была открыта 4 июля 2012 года на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе. Бозон Хиггса отвечает за массу всех других элементарных частиц.
Проблемы стандартной модели
Стандартная модель является очень успешной теорией, но она не является полной. Она не описывает гравитацию и не объясняет, почему существует темная материя и темная энергия.
- Гравитация — это четвертая фундаментальная сила природы. Она действует между всеми объектами, которые имеют массу. Стандартная модель не описывает гравитацию, потому что она несовместима с общей теорией относительности, которая является теорией гравитации, разработанной Альбертом Эйнштейном.
- Темная материя — это гипотетическая форма материи, которая не излучает и не отражает свет. Она составляет около 27% Вселенной. Стандартная модель не объясняет, почему существует темная материя.
- Темная энергия — это гипотетическая форма энергии, которая вызывает ускоренное расширение Вселенной. Она составляет около 68% Вселенной. Стандартная модель не объясняет, почему существует темная энергия.
Будущее стандартной модели
Физики работают над тем, чтобы разработать новую теорию, которая будет описывать все четыре фундаментальные силы природы и объяснит, почему существует темная материя и темная энергия.
Одна из возможных теорий, которая может заменить стандартную модель, — это теория струн. Теория струн предполагает, что все элементарные частицы являются одномерными объектами, называемыми струнами. Теория струн является очень сложной, и ее еще не удалось проверить экспериментально. Однако она является одной из самых перспективных теорий, которая может заменить стандартную модель.
Читайте также: Фундаментальные силы Вселенной: что нужно знать о сильном и слабом взаимодействиях.
