Het standaardmodel is een theorie dietoont moderne ideeën over het bronmateriaal voor het bouwen van het universum. Dit model beschrijft hoe materie wordt gevormd uit zijn basiscomponenten, welke interactiekrachten er bestaan tussen zijn componenten.
De essentie van het standaardmodel
In zijn structuur, alle elementaire deeltjes(nucleonen) waaruit de atoomkern bestaat, zoals alle zware deeltjes (hadronen), bestaan uit nog kleinere, eenvoudigere deeltjes die fundamenteel worden genoemd.
Deze primaire elementen van materie in het hedentijd worden beschouwd als quarks. De lichtste en meest voorkomende quarks zijn verdeeld in upper (u) en lower (d). Het proton bestaat uit een combinatie van de quarks uud en de neutron - udd. De u-quark-lading is 2/3 en de d-quark heeft een negatieve lading, -1/3. Als we de som van de ladingen van de quarks berekenen, dan zijn de ladingen van het proton en neutron strikt gelijk aan 1 en 0. Dit suggereert dat het standaardmodel de realiteit absoluut adequaat beschrijft.
Er zijn nog enkele paren quarks die meer exotische deeltjes vormen. Het tweede paar bestaat dus uit betoverde (c) en vreemde (n) quarks, en het derde paar is waar (t) en mooi (b).
Bijna alle deeltjes die het standaardmodel kon voorspellen, zijn al experimenteel ontdekt.
Naast quarks, als een 'gebouwmateriaal 'zijn de zogenaamde leptonen. Ze vormen ook drie paar deeltjes: een elektron met een elektronenneutrino, een muon met een muonneutrino en een tau-lepton met een tau-lepton-neutrino.
Quarks en leptonen zijn dat volgens wetenschappershet belangrijkste bouwmateriaal op basis waarvan een modern model van het heelal is gemaakt. Ze werken op elkaar in met behulp van dragerdeeltjes die krachtimpulsen doorgeven. Er zijn vier hoofdtypen van deze interactie:
- sterk, waardoor quarks in de deeltjes worden vastgehouden;
- elektromagnetisch;
- zwak, wat leidt tot vormen van verval;
- zwaartekracht.
Sterke kleurinteractie wordt gedragen door deeltjes die gluonen worden genoemd, die geen massa en elektrische lading hebben. Kwantumchromodynamica bestudeert precies dit type interactie.
Elektromagnetische interactie wordt uitgevoerd door de uitwisseling van massaloze fotonen - quanta van elektromagnetische straling.
Zwakke interactie treedt op als gevolg van massieve vectorbosonen, die bijna 90 keer meer zijn dan protonen.
Gravitatie-interactie zorgt voor de uitwisseling van gravitonen, die geen massa hebben. Het is waar dat het nog niet mogelijk was om deze deeltjes experimenteel te detecteren.
Het standaardmodel houdt rekening met de eerste drie typeninteracties als drie verschillende manifestaties van dezelfde aard. Onder invloed van hoge temperaturen smelten de krachten die in het heelal werken in feite samen, waardoor het onmogelijk is ze later te onderscheiden. De eerste, zoals wetenschappers ontdekten, combineert zwakke nucleaire interactie en elektromagnetische. Als gevolg hiervan creëert het een elektroweak interactie, die we in moderne laboratoria kunnen waarnemen bij het werken met deeltjesversnellers.
De theorie van het universum zegt dat tijdens haarvoorkomen, in de eerste milliseconden na de oerknal, was de lijn tussen elektromagnetische en nucleaire krachten afwezig. En pas na het verlagen van de gemiddelde temperatuur van het heelal tot 10 14 K, konden vier soorten interactie scheiden en een moderne uitstraling krijgen. In de tussentijd was de temperatuur boven dit teken, alleen de fundamentele krachten van zwaartekracht, sterke en elektrozwakke interactie werkten.
Electroweak-interactie gecombineerd metsterk nucleair bij een temperatuur van ongeveer 10 27 K, wat onbereikbaar is in moderne laboratoriumomstandigheden. Maar zelfs het Universum zelf bezit dergelijke energieën nu niet, dus het is praktisch onmogelijk om deze theorie te bevestigen of te weerleggen. Maar de theorie die de processen van het combineren van interacties beschrijft, stelt ons in staat om enkele voorspellingen te doen over de processen die zich voordoen bij lagere energieniveaus. En deze voorspellingen worden nu experimenteel bevestigd.
Het standaardmodel biedt dusde theorie van de structuur van het heelal, waarvan de materie bestaat uit leptonen en quarks, en de soorten interactie tussen deze deeltjes worden beschreven in theorieën van grote eenwording. Het model is nog steeds onvolledig, omdat het geen gravitatie-interactie bevat. Met de verdere ontwikkeling van wetenschappelijke kennis en technologieën kan dit model worden aangevuld en ontwikkeld, maar op dit moment is het het beste van wat wetenschappers hebben kunnen ontwikkelen.
