Modelul standard este o teorie careafișează idei moderne despre materialul de bază inițial pentru construcția Universului. Acest model descrie modul în care materia este formată din componentele sale de bază, ce forțe de interacțiune există între componentele sale.
Esența modelului standard
Prin structura lor, toate particulele elementare(nucleoni), din care nucleul atomic constă, la fel ca orice particule grele (hadroni), constau din particule simple chiar mai mici numite cele fundamentale.
Astfel de elemente primare ale materiei în prezenttimpul este considerat a fi quark. Cele mai ușoare și mai frecvente quarks sunt împărțite în sus (u) și jos (d). Protonul este alcătuit dintr-o combinație de quark uud, iar neutronul este ud. U-quark-ul are o încărcare de 2/3, iar d-quark-ul are o sarcină negativă, -1/3. Dacă calculăm suma sarcinilor cuarcilor, sarcinile protonului și neutronului se vor dovedi strict egale cu 1 și 0. Acest lucru sugerează că modelul standard descrie în mod adecvat realitatea.
Mai sunt câteva perechi de quarks care alcătuiesc particule mai exotice. Deci, a doua pereche este fermecată (c) și quark-uri ciudate, iar a treia pereche este adevărată (t) și frumoasă (b).
Aproape toate particulele pe care le-ar putea prezice modelul standard au fost deja descoperite experimental.
Pe lângă quarcuri, ca „construcțiematerial "sunt așa-numitele leptoni. De asemenea, formează trei perechi de particule: un electron cu un neutrino de electroni, un muon cu un neutrino muonic și un lepton tau cu un neutrino tau lepton.
Cuarcul și leptonul, potrivit oamenilor de știință, suntprincipalul material de construcție pe baza căruia a fost creat modelul modern al Universului. Acestea interacționează între ele folosind particule purtătoare care transmit impulsuri de forță. Există patru tipuri principale de astfel de interacțiuni:
- puternic, datorită căruia quarcii sunt ținuți în interiorul particulelor;
- electromagnetic;
- slab, ceea ce duce la forme de degradare;
- gravitațional.
Interacțiunea puternică a culorii este purtată de particule numite gluoni, care nu au masă sau sarcină electrică. Cromodinamica cuantică studiază acest tip particular de interacțiune.
Interacțiunea electromagnetică se realizează prin schimbul de fotoni fără masă - cante de radiații electromagnetice.
Interacțiunile slabe se datorează bosonilor vectoriali masivi, care sunt de aproape 90 de ori mai mari decât protonii.
Interacțiunea gravitațională asigură schimbul de gravitații, care nu au masă. Este adevărat, aceste particule nu au fost încă detectate experimental.
Modelul standard ia în considerare primele trei tipuriinteracțiunile ca trei manifestări diferite de o singură natură. Sub influența temperaturilor ridicate, forțele care acționează în Univers fuzionează de fapt, drept urmare nu pot fi distinse. Primul, după cum au descoperit oamenii de știință, combină interacțiunea nucleară slabă cu cea electromagnetică. Ca rezultat, creează o interacțiune electrolabă pe care o putem observa în laboratoarele moderne atunci când acționăm acceleratoare de particule.
Teoria universului spune că în timpul săuapariția, în primele milisecunde după Big Bang, nu a existat nicio linie între forțele electromagnetice și cele nucleare. Și numai după scăderea temperaturii medii a Universului la 10 14 K, cele patru tipuri de interacțiuni au putut să se separe și să capete o formă modernă. Atâta timp cât temperatura a fost mai mare decât această valoare, acționau doar forțele fundamentale ale interacțiunilor gravitaționale, puternice și electro-slabe.
Interacțiunea electro-slabă se combină cunuclear puternic la o temperatură de aproximativ 10 27 K, ceea ce este inaccesibil în condițiile moderne de laborator. Dar nici chiar Universul în sine nu are astfel de energii acum, de aceea nu este încă posibil să confirmăm sau să infirmăm practic această teorie. Dar teoria care descrie procesele de unificare a interacțiunilor, vă permite să faceți câteva predicții despre procesele care au loc la niveluri de energie mai mici. Și aceste predicții sunt acum confirmate experimental.
Astfel, modelul standard oferăteoria structurii Universului, a cărei materie constă din leptoni și quarkuri și tipurile de interacțiune dintre aceste particule sunt descrise în teoriile marii unificări. Modelul este încă incomplet, deoarece nu include interacțiunea gravitațională. Odată cu dezvoltarea în continuare a cunoștințelor științifice și a tehnologiei, acest model poate fi completat și dezvoltat, dar în prezent este cel mai bun pe care oamenii de știință au putut să-l dezvolte.
