標準模型理論

標準模型理論
亞原子世界

標準模型理論

標準模型

標準模型解釋了物質相互作用的基本組成部分,如何通過四種基本力的制約。

理論和數以千計自1930年代以來物理學家的發現導致了一個顯著的洞察到物質的基本結構:宇宙中的一切被發現從被稱為基本粒子一些基本的構建模塊,通過四種基本力支配的。我們最好的如何將這些粒子和三個勢力都與對方的了解封裝在粒子物理學的標準模型。在70年代初開發的,它已經成功地解釋了幾乎所有的實驗結果和準確預測各種現象。隨著時間的推移,通過多次實驗,標準模型已確立為一個屢試不爽的物理理論。

標準模型
元素週期表

物質粒子

我們周圍所有的物質都是由基本粒子,物質的積木。這些粒子發生在兩種基本類型稱為夸克和輕子。每個組由六個顆粒,成對或“代”相關的。最輕和最穩定的顆粒組成的第一代,而較重和較不穩定的顆粒屬於第二代和第三代。在宇宙中的所有穩定物質來自屬於第一代顆粒製成;任何較重的粒子很快衰減到下一個最穩定的水平。六夸克是成對的三代 - “上夸克”和“下夸克”形成的第一代,其次是“夸克”和“奇異夸克”,那麼“頂夸克”和“底部(或美)夸克“。夸克也有三種不同的“色彩”只有在這樣的方式混合,形成無色的對象。六輕子也同樣安排在三代 - 在“電子”和“電子中微子”中,“μ介子”和“μ中微子”和“頭”和“τ中微子”。電子,μ介子和tau蛋白都有一電一充和一個相當大的腫塊,而中微子是電中性的,具有非常小的質量。

標準模型
複雜的分子

部隊和載體顆粒

有在宇宙中的工作四種基本力:
  • 的強大力量
  • 弱力
  • 電磁力
  • 重力

他們在不同的範圍內工作,並有不同的優勢。重力是最弱的,但它有一個無限的範圍。的電磁力也有無限的範圍內,但是它比引力強許多倍。弱,強的力量是有效的只有在很短的範圍,只在亞原子粒子的水平佔據主導地位。儘管它的名字,弱力大於引力強多了,但它確實是最弱的其他三個。強勁的動力,顧名思義,是最強的四個基本相互作用。 基本力的三個從力 - 載體顆粒,它們屬於所謂的“玻色子”更廣泛的組的交換的結果。物質粒子通過交換彼此色子傳送離散的能量。每個基本力都有其相應的玻色子 - 強力由“膠子”時,電磁力是由“光子”進行攜帶,而“W和Z玻色子”負責的弱力。雖然還沒有找到,“引力”應該是重力的力相對應攜帶的粒子。標準模型包括電磁,強與弱的力量和所有的載體顆粒,並解釋這些因素以及如何作用於所有的物質顆粒。然而,在我們的日常生活中,重力最熟悉的力,是不是標準模型的一部分,配合重力舒服到這個框架中已被證明是一個艱難的挑戰。用來描述微觀世界的量子理論,並用來描述宏觀世界相對的一般理論,都很難融入一個單一的框架。沒有人設法使兩人在標準模型的數學背景下兼容。但幸運的是粒子物理,當涉及到粒子的微小的規模,重力的影響是很弱,可以忽略不計。僅當物質是散裝的,在或行星例如人體的規模,確實重力支配的作用。因此標準模型仍然不顧基本作用力之一的它不情願排斥效果很好。

標準模型
四股力量

到目前為止好,但是...

...它不是時候物理學家收工了,只是還沒有。雖然標準模型是目前存在的亞原子世界上最好的描述,它並不能解釋全貌。該理論結合只有三出四種基本力中,忽略重力。也有不回答的重要問題,如“什麼是暗物質?”,或者“發生了什麼事反物質在大爆炸之後?”,“為什麼有三代夸克和輕子與這種不同的質量比例?“等等。最後但並非最不重要的是一個叫做粒子

希格斯玻色子的標準模型的重要組成部分。 2012年7月4日在歐洲核子研究中心的大型強子對撞機(LHC)的ATLAS和CMS實驗宣布,他們已經在大眾各區域觀察到新粒子周圍126 GeV的。這種粒子與希格斯玻色子一致,但它會採取進一步的工作,以確定它是否是希格斯玻色子的標準模型預言。希格斯玻色子,作為標準模型中提出,是Brout-恩格勒特 - 希格斯機制的最簡單的體現。其他類型的希格斯玻色子的是由去超越標準模型等理論預測。

在2013年10月8諾貝爾物理學獎項聯合授予弗朗索瓦·恩格勒和彼得·希格斯“對於幫助我們的亞原子粒子的質量起源的理解機制的理論發現和最近通過的發現證實預測基本粒子,由歐洲核子研究中心的大型強子對撞機對ATLAS和CMS實驗“。 因此,儘管標準模型準確地描述其域內的現象,它仍然是不完整的。也許這只是一個更大的圖片,其中包括深藏在亞原子世界或宇宙的黑暗凹槽新物理學的一部分。從在LHC實驗新的信息將幫助我們找到更多這些失踪件。




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