Nehézségek a standard modellben az elemi részecskefizika • • LHC on „elemek”

Standard modell - egy rendkívül sikeres leíró elmélet elemi részecske világon. lehet tenni alapján a számítások gyakran nagyon pontos, és hasonlítsa össze őket a több ezer (!) teljesen eltérő kísérleti eredmények. Kivéve néhány esetben, hogy lehet számítani egyrészt a megállapodás a Standard Modell és meglepően jó tapasztalat.

Mindazonáltal a standard modell saját nehézségeket. Sokan közülük összefügg azzal a ténnyel, hogy ez az elmélet írja le sokat, de nem magyarázza meg, hogy honnan jött, azt nem engedi meg neki, hogy vonja vissza a mélyebb elveket.

Az eredete a Higgs-mechanizmus

Higgs-mechanizmus az elektrogyenge szimmetria - kulcseleme a Standard Modell, ami nagyon találóan írja le a világot az elemi részecskéket. Azonban a Standard Modell nem adott magyarázatot arra, hogy miért az általános a Higgs mező és miért van ilyen tulajdonság - alakítás vákuum kondenzátum.

hierarchia probléma

Ábra. 1. Egy felhő virtuális részecskék körülvevő valós részecske megváltoztatja annak jellemzőit. A fényképek a helyszínen nobelprize.org

A kvantumelmélet az elemi részecskék az, hogy vákuumot - nem abszolút vákuum, és szüntelenül tomboló tengerbe virtuális részecskék. Ezek a virtuális részecskék különböző fajtái jelennek meg egy pillanatra, majd eltűnnek. Azonban, ha a közelben van egy igazi részecske, úgy tűnt, hogy betakarják, és változtassa meg a tulajdonságait. Minden részecskék teszik ki a világ, sőt ezek a részecskék, amelyek előállítása a gyorsítókban, - ez a részecske, „csomagolt” egy virtuális kabátot. Mass, díj, és minden egyéb jellemzője a megfigyelt részecskék - ez nem az eredeti tulajdonságaikat, és bebugyolálva a részecskéket.

Általánosságban elmondható, hogy a szempontból az elmélet, a Standard Modell, fordítva is, arra törekszik, hogy „repülni” az energia mérleg, sok nagyságrenddel nagyobb, mint a valódi elektrogyenge skála események (200 GeV). Bent a Standard Modell, nincs elrettentő, növekedésének megállítása tömege a Higgs-bozon rovására virtuális részecskék. Ezt a problémát nevezik a problémát, a hierarchia - az elmélet megfogalmazott dolgozni az azonos méretű, de „inkább élni” egy sokkal nagyobb léptékű energiákat. (A „hierarchia” is here érteni, mint egy rendkívül erős kiegyensúlyozatlansága energia mérleg.)

Két szempontból is ezt a problémát. Az első lehetőség a következő: a Higgs-bozon eredetileg kóros tulajdonságokat, és csak azt követően szerzett virtuális kabátot, rendellenességeket pontosan kompenzálni. A fizikusok ilyen finomhangolás tűnik teljesen természetellenes.

A második kimenet a következő. Ha a természetben vannak más részecskék is, hogy - a virtuális formában - az hatással van a Higgs-bozon kiegyenlítik egymást. A legfontosabb dolog az, hogy sok modell a fizika túl a Standard Modell (beleértve néhány nem minimális Higgs-mechanizmus lehetőségeket. És szuperszimmetrikus elméletek), ez a kompenzáció nem szükséges módosítani. ez önmagában is felmerül, szükséges, csak építeni egy elmélet. Hogy az ilyen elméletek leginkább vonzza elmélet.

A paradoxon LEP

Mi a véleménye, hogy az energiaszint növekedését standard modell valójában válik néhány tágabb elmélet, amely megoldja a hierarchia probléma. A legkonkrétabb példa van az, hogy ez az új fizika kell jogosan jönnek a saját energiával, körülbelül 1 TeV, azaz modern gyorsítókban szól, hogy felfedezzék az új részecskék vagy erőknek. De ha így van, új fizika meg kell kezdeni, hogy úgy érezte, sokkal kisebb léptékű energiáit 100 GeV - mert „be van kapcsolva” nem élesen, hanem fokozatosan, a növekvő energia.

A probléma azonban az, hogy sem az elektron-pozitron ütköztető a LEP (a teljes energiája az ütközés közel 200 GeV) vagy proton-antiproton ütköztető Tevatron (a teljes energiája az ütközés 2 TeV, így egy tipikus energia parton ütközések néhány száz GeV) még nem volt Rájöttünk, hogy nincs szignifikáns eltérés a standard modell. Ugyanez a probléma az úgynevezett „LEP paradoxon”: annak ellenére, hogy nagy pontossággal a LEP adatok, és annak ellenére, hogy az új fizika, hogy „a sarkon”, nem utal rá LEP fűrészt. Azonban az elmúlt évben a Tevatron bemutatott néhány eredménye, hogy magyarázatra szorul, de a mai napig a felfedezés a fizika túl a Standard Modell, ez még nem érte el.

fermion tömegek

Ábra. 2. Tömegek az összes részecske Standard Modell szétszórva igen széles körű. A Standard Modell, mint tömeges hierarchia nem kap kielégítő magyarázatot. A fényképek a helyszínen www.ipod.org.uk

Tovább rejtélyes vonása a standard modell egy nagy változatosság a tömegek alapvető fermionok, azaz a kvarkok és a leptonok (lásd. Ábra. 2). A tömeg a top kvark és elektron különböznek száz ezerszer, és ha figyelembe vesszük a neutrínó egy billió alkalommal! Mivel a tömege fermionok a Standard Modell miatt a Higgs-mechanizmus. kiderül, hogy a dimenzió együtthatók együtt fermionok Higgs mező is szétszórva igen széles körű.

Szemszögéből az egész élmény az elméleti fizika, ez a helyzet is úgy néz ki, kóros. A fizikusok próbálják megérteni, hogy nem lehet valamilyen mechanizmus, ami természetesen vezet a terjedését. A standard modell nem fog segíteni, de néhány szokatlan elméletek, mint tömeges hierarchia előfordulhat.

A standard modell, abban a formában, amelyben épült, megköveteli, hogy a neutrínók voltak tömegtelen szigorúan. Azonban kísérletileg bebizonyította, hogy a neutrínók tömege, bár nagyon kicsi. Továbbá a neutrínók aktívan egymással, folyamatosan áramló egyik típusról a másikra. Mindez arra utal, hogy a tömeg a neutrínó keveredés nem azért, mert a Higgs-mechanizmus. ám a hatását néhány más jellegű. Ismét a Standard Modell, ilyen jelenségek nem, de a különböző New Physics lehetőségeket ilyen megállapodások bővelkedik.

Az a tény, sötét anyag részecskék

Az asztrofizika, ez most úgy szokás. a világegyetemben más, mint a közönséges anyag formájában csillagok, bolygók, gáz és por felhők, fekete lyukak, neutrínók, és így tovább. n., vannak részecskék teljesen más jellegű, amelyek nem látunk minden tartományban az elektromágneses hullámok. Ez a sötét anyag részecskék. Most amiről semmit sem tudunk, kivéve csak az a tény, hogy ezek a mozgó kis sebességgel, és nem lép kölcsönhatásba a sugárzás és a hagyományos anyag. A Standard Modell, nincs részecskék alkalmas erre a szerepre. Azonban a jelölt részecskék a sötét anyag között található túlmutató elméletek a Standard Modell.

Az uralkodó anyag felett antianyag

Úgy tűnik, a megfigyelt a világegyetem része szinte kizárólag a kérdésben - az egyes bolygók, csillagok, galaxisok készült antianyag, nem. Ez az aránytalanság az anyag felett antianyag kell történnie dinamikusan nagyon korai szakaszában az evolúció a világegyetem. Ugyanakkor a számítások azt mutatták, hogy a Standard Modell nem képes előállítani a szükséges egyensúly. Tény, hogy létezik a világ maga, mint látjuk, azt mondja a nem megfelelő a Standard Modell.