مدل استاندارد ذرات ابتدایی برای مبتدیان. پرسش و پاسخ: مدل استاندارد استاندارد مدل تعامل ذرات ابتدایی

ایده مدرن فیزیک ذرات در آن به اصطلاح است مدل استاندارد . مدل استاندارد (CM) فیزیک ذرات بر اساس الکترودینامیک کوانتومی، کرومودینامیک کوانتومی و یک مدل کوارک-پارتون است.
الکترودینامیک کوانتومی (CAD) - نظریه با دقت بالا - فرایندهایی را که تحت عمل نیروهای الکترومغناطیسی اتفاق می افتد، توصیف می کند که با درجه بالایی از دقت مورد مطالعه قرار می گیرند.
کرومودینامیک کوانتومی (QCD) توصیف فرایندهای تعاملات قوی، توسط CAD مشابه ساخته شده است، اما بیشتر مدل نیمه تجربی است.
مدل Quark-Partton ترکیبی از نتایج نظری و تجربی مطالعات خواص ذرات و تعاملات آنها است.
تا به حال، انحراف از مدل استاندارد شناسایی نمی شود.
محتوای اصلی مدل استاندارد در جداول 1، 2، 3 ارائه شده است. اجزاء ماده سه نسل از فارما بنیادی هستند (I، II، III)، خواص آن در جدول ذکر شده است. 1. بوزون های بنیادی - حامل های تعامل (جدول 2)، که می تواند با استفاده از یک نمودار Feynman ارسال شود (شکل 1).

جدول 1: فرمیون - (چرخش نیمه آزاد در واحد ћ) قانون اساسی

جدول 2: بوزون - حامل های تعامل (اسپین \u003d 0، 1، 2 ... در واحد ћ)

جدول 3: ویژگی های مقایسه ای تعاملات بنیادی

قدرت تعامل نسبتا قوی است.

شکل. 1: Feymman Diagram: A + B \u003d C + D، A - ثابت تعامل، q 2 \u003d -T - 4-pulse، که ذرات یک ذره را به عنوان یک نتیجه از یکی از چهار نوع تعاملات انتقال می دهد.

1.1 موقعیت پایه مدل استاندارد

• adrons از کوارک ها و گلوئون ها تشکیل شده است. کوارک ها - فرمیون با چرخش 1/2 و جرم m 0؛ Gluens - Bosons با چرخش 1 و جرم m \u003d 0.
• کوارک ها بر روی دو نشانه طبقه بندی می شوند: عطر و رنگ. این 6 طعم کوارک و 3 رنگ برای هر کوارک شناخته شده است.
• عطر مشخص است که در تعاملات قوی ادامه دارد.
• گلوون از دو رنگ تشکیل شده است - رنگ ها و ضد عرق ها، و تمام تعداد کوانتومی دیگر برابر صفر است. هنگام ریختن کوارک گلوب رنگ تغییر رنگ، اما نه عطر. مجموع آثار 8 گلوله.
• فرآیندهای ابتدایی در CCD به صورت مشابه با CAD ساخته می شوند: انتشار ترمز کوارک گودال، تولد جفت های کیلی-ضد مربی گلوئون. فرآیند تولد گلوئون با گلوئون هیچ آنالوگ در CAD ندارد.
• یک میدان Gluon استاتیک به صفر نمی رسد در بی نهایت، I.E. انرژی کل چنین فیلد بی نهایت است. بنابراین، کوارک ها نمی توانند از هادرون ها پرواز کنند، محصور شدن وجود دارد.
• نیروهای جاذبه ای که دارای دو ویژگی غیر معمول هستند، عمل می کنند: الف) آزادی آستانه ای در فواصل بسیار کم و ب) اسارت مادون قرمز - محکومیت، به دلیل این واقعیت است که انرژی بالقوه تعامل V (R) به طور فزاینده ای با افزایش فاصله افزایش می یابد بین کوارک ها R، v (r) \u003d -α s / r + ær، α s و æ - ثابت.
• تعامل Quark-Quark افزودنی نیست.
• تنها رنگ های رنگی ممکن است در قالب ذرات آزاد وجود داشته باشد:
  Single Meson که عملکرد موج توسط نسبت آن تعیین می شود

و Baryon Singlet با عملکرد موج

جایی که R قرمز است، در آبی، G سبز است.

• کوارک های فعلی و جزء وجود دارد که توده های مختلفی دارند.
• مقاطع صلیب فرآیند A + B \u003d C + X با تبادل یک گلوب بین کوارک ها، بخشی از مدیران، در فرم نوشته شده است:

ŝ \u003d x a x b s، \u003d x a t / x c.

نمادها A، B، C، D توسط کوارک ها و متغیرهای مرتبط، نمادها A، B، C - هادرون، ŝ،،، - مقادیر مربوط به کوارک ها نشان داده می شود - عملکرد توزیع کوارک ها و در انسداد A ( یا، به ترتیب - کوارک ها B در رودخانه B)، - قطعه قطعه قطعه قطعه C. C، D / DT بخش ابتدایی بخش ابتدایی QQ است.

1.2 جستجو برای انحراف از مدل استاندارد

با انرژی های موجود از ذرات شتاب دهنده، تمام موقعیت های CHD به خوبی انجام می شود و بیشتر CED. در آزمایش های برنامه ریزی شده با انرژی های ذرات بالاتر یکی از وظایف اصلی، جستجو برای انحراف از مدل استاندارد در نظر گرفته شده است.
توسعه بیشتر فیزیک انرژی بالا با راه حل وظایف زیر مرتبط است:

1. جستجو برای ذرات عجیب و غریب دارای یک ساختار غیر از اتخاذ شده در مدل استاندارد است.
2. جستجو برای نوسان نوتینو ν μ ↔ ν τ و مشکل مربوط به توده نوترینو (ν m ≠ 0).
3. جستجو برای فروپاشی پروتون، طول عمر آن توسط مقدار τ بهره برداری\u003e 10 33 سال تخمین زده می شود.
4. پیدا کردن ساختار ذرات بنیادی (رشته ها، مخروط ها در فاصله ها D< 10 -16 см).
5. تشخیص ماده هادرون Deconfinmed (پلاسمای کوارک گلوک).
6. مطالعه نقض تغییرات CP در طی فروپاشی K-mesons خنثی، D-Mesons و ذرات B.
7. مطالعه ماهیت ماده تاریک.
8. مطالعه ترکیب خلاء.
9. جستجو HIGGS-BOSONA.
10. جستجو برای ذرات supersymmetric.

1.3 سوالات حل نشده از مدل استاندارد

نظریه فیزیکی اساسی، مدل استاندارد الکترومغناطیسی، تعاملات ضعیف و قوی ذرات ابتدایی (کوارک ها و لپتون ها)، دستیابی به طور کلی پذیرفته شده فیزیک قرن بیستم است. او تمام حقایق تجربی شناخته شده در فیزیک MicroWorld را توضیح می دهد. با این حال، تعدادی از سوالاتی وجود دارد که در مدل استاندارد هیچ پاسخی وجود ندارد.

1. ماهیت مکانیسم نقض خودبخودی از بسته شدن الکتریکی نارسایی کالیبراسیون ناشناخته است.

• توضیح وجود توده ها در W ±-± و z 0 نیاز به معرفی به تئوری میدان های اسکالر با غیر غیر متغیر نسبت به تحولات کالیبراسیون توسط حالت اصلی -Vacuum.
• نتیجه این ظهور یک ذره اسکالر جدید - بوسون هیگز است.

1. CM ماهیت اعداد کوانتومی را توضیح نمی دهد.

• اتهامات (الکتریکی؛ Baryon؛ Lepton: Le، L μ، L τ: رنگ: آبی، قرمز، سبز) و چرا آنها کوانت شدند؟
• چرا 3 نسل از مندرج های اساسی وجود دارد (I، II، III)؟

1. SM شامل گرانش نیست، از این رو مسیر گنجاندن گرانش در CM - یک فرضیه جدید در مورد وجود اندازه گیری های اضافی در فضای میکرومیلی.
2. هیچ توضیحی وجود ندارد، چرا مقیاس اساسی نوار (M ~ 10 19 GEV) تا کنون از مقیاس اساسی تعاملات الکتریکی (M ~ 10 2 2 GeV) است.

در حال حاضر راه حل این مشکلات وجود دارد. این شامل توسعه یک ایده جدید از ساختار ذرات بنیادی است. فرض بر این است که ذرات بنیادی اشیایی هستند که "رشته ها" نامیده می شوند. خواص رشته ها در یک مدل به سرعت در حال توسعه SuperStrun مورد بحث قرار می گیرد، که ادعا می کند ارتباط برقرار کردن بین پدیده هایی که در فیزیک ذرات ابتدایی و در استروفی فیزیک ایجاد می شود، ایجاد شود. چنین پیوند منجر به تشکیل یک رشته جدید شد - کیهان شناسی ذرات ابتدایی.

یک نام احمقانه برای تئوری دقیق ترین علمی همه بشریت معروف چیست؟ بیش از یک چهارم از جوایز نوبل در فیزیک قرن گذشته به کار گرفته شد، که به طور مستقیم یا غیر مستقیم به مدل استاندارد مربوط می شود. مطمئنا نام او، به نظر می رسد که چند صد روبل شما می توانید یک بهبود را خریداری کنید. هر فیزیکدان نظری "نظریه شگفت انگیز تقریبا همه چیز" را ترجیح می دهد، که در واقع، و این است.

بسیاری از مردم هیجان را در میان دانشمندان و رسانه های ناشی از افتتاح بوسون هیگز در سال 2012 به یاد می آورند. اما کشف او تعجب نکرد و از هیچ جا بوجود نمی آید - آن را پنجاهمین سالگرد پیروزی مدل استاندارد مشخص کرد. این شامل هر نیروی بنیادی به جز گرانش است. هر گونه تلاش برای رد آن و نشان دادن در آزمایشگاه که باید به طور کامل بازیافت شود - و بسیاری از آنها وجود دارد - شکست خورده است.

به طور خلاصه، مدل استاندارد مسئول این سوال است: همه چیز ساخته شده است و چگونه همه آنها را نگه می دارد؟

کوچکترین بلوک ساختمان

فیزیک چیزهای ساده را دوست دارد آنها می خواهند همه چیز را تا زمانی که ماهیت بسیار زیاد، اصلی ترین بلوک های ساختمانی را پیدا کنند، شکست دهند. این کار را در حضور صدها عنصر شیمیایی بسیار آسان نیست. اجداد ما معتقد بودند که همه چیز شامل پنج عنصر - زمین، آب، آتش، هوا و اتر است. پنج بسیار ساده تر از صد هشتاد است. و همچنین نادرست است شما مطمئنا می دانید که جهان اطراف ما شامل مولکول ها است و مولکول ها از اتم ها تشکیل شده است. دیمیتری Mendeleev شیمیدان در دهه 1860 متوجه شد و اتم ها را در جدول عناصر ارائه شده است که امروز در مدرسه مورد مطالعه قرار گرفته است. اما این عناصر شیمیایی 118. آنتیموان، آرسنیک، آلومینیوم، سلنیوم ... و 114 بیشتر.

در سال 1932، دانشمندان می دانستند که تمام این اتم ها تنها از سه ذره تشکیل شده اند - نوترون ها، پروتون ها و الکترون ها. نوترون ها و پروتون ها با یکدیگر ارتباط دارند. الکترون ها، هزاران بار سبک تر از آنها، دایره اطراف هسته در سرعت نزدیک به نور. Physics Plank، Bor، Schrödinger، Heisenberg و دیگران یک علم جدید - مکانیک کوانتومی را ارائه دادند - برای توضیح این جنبش.

این عالی خواهد بود برای اقامت. مجموع سه ذره. این حتی ساده تر از پنج است. اما چگونه آنها را با هم نگه می دارند؟ الکترونهای شارژ منفی و پروتون های شارژ مثبت با هم از طریق الکترومغناطیس چسبیده اند. اما پروتون ها در هسته سقوط می کنند و اتهامات مثبت آنها باید آنها را از بین ببرد. حتی نوترون های خنثی کمک نمی کنند.

چه چیزی این پروتون ها و نوترون ها را به هم متصل می کند؟ "مداخله الهی"؟ اما حتی وجود الهی، مشکلات هر یک از 1080 پروتون و نوترون را در جهان ارائه می دهد، در حالی که اراده خود را حفظ می کنند.

گسترش باغ وحش ذرات

در همین حال، طبیعت به شدت از حفظ سه ذرات در باغ وحش خود اجتناب می کند. حتی چهار، زیرا ما باید فوتون را در نظر بگیریم، ذرات نور که توسط انیشتین توصیف شده است. چهار زمانی که اندرسون الکترونها را با شارژ مثبت - پوزیترون ها اندازه گیری می کرد، تبدیل شد - که بر روی زمین از فضای خارجی ضرب و شتم می شود. پنج زمانی که گلدان شناسایی شد، شش ساله شد، نگه داشتن هسته به طور کلی و پیش بینی Yukow.

سپس Muon ظاهر شد - 200 بار سنگین تر از الکترون، اما در بقیه دوقلو خود را. این هفت نفر است نه خیلی ساده

تا دهه 1960 صدها ذرات "بنیادی" وجود داشت. به جای یک جدول تناوبی به خوبی سازماندهی شده، تنها لیستی از زایمان ها (ذرات سنگین مانند پروتون ها و نوترون ها)، Mesons (مانند Yukawa peonies) و Leptons (ذرات سبک، مانند یک الکترون و نوترینو بیولوژیکی) وجود داشت اصول دستگاه.

و مدل استاندارد در این آشغال متولد شد. بینش وجود نداشت. Archimeda از حمام با گریه "Eureka!" پرید. نه، به جای آن در اواسط دهه 1960، چندین نفر هوشمند، فرضیه های مهمی را مطرح کردند که ابتدا در یک نظریه ساده، و سپس پنجاه سال تأیید تجربی و توسعه نظری، تبدیل شد.

کوارک آنها شش گزینه دریافت کردند که ما طعم ها را می شنویم. همانطور که در رنگ، تنها بوی خوشمزه نیست. به جای گل رز، نیلوفرهای و اسطوخدوس، ما بالا و پایین، عجیب و غریب، عجیب و غریب، شایان ستایش و واقعی کوارک ها. در سال 1964، Gell-Mann و Collegu به ما آموختند تا سه کوارتز را مخلوط کنیم. پروتون دو بالا و یک کوارک پایین است؛ نوترون - دو پایین و یک بالا. یک کوارک و یک عتیقه را بگیرید - میسون را دریافت کنید. Poony کوارک بالا یا پایین مرتبط با آنتی بادی بالا یا پایین است. تمام ماده ای که ما با کوارک های بالا و پایین، آنتیکوک و الکترون ها برخورد می کنیم.

سادگی اگر چه نه کاملا سادگی نیست، زیرا کوارک ها به راحتی متصل نیستند. آنها به شدت به خود پیوستند که شما هرگز یک کوارک یا قضایی را که خودشان سرگردان نخواهید داشت پیدا نخواهید کرد. تئوری این ارتباط و ذرات که در آن شرکت می کنند، یعنی گلوئون، کرومودینامیک کوانتومی نامیده می شود. این بخش مهمی از مدل استاندارد، ریاضی پیچیده است و حتی برای ریاضیات پایه بازنشسته شده است. فیزیکدانان همه چیز را برای تولید محاسبات انجام می دهند، اما گاهی اوقات دستگاه ریاضی به خوبی توسعه نمی یابد.

یکی دیگر از جنبه های مدل استاندارد "مدل لپتون" است. این نام مهمترین مقاله در سال 1967 است که توسط استفن وینبرگ نوشته شده است، که مکانیک کوانتومی متحد را با مهمترین دانش از چگونگی ذرات ارتباط برقرار می کند و آنها را به یک نظریه واحد سازماندهی کرد. او بر روی الکترومغناطیس تبدیل شد، آن را با "نیروی ضعیف" متصل کرد، که منجر به تجزیه برخی از رادیواکتیو می شود و توضیح داد که این ها تظاهرات های مختلفی از همان نیروی هستند. این مدل شامل مکانیزم هیگز بود که به جرم ذرات بنیادی می دهد.

از آن به بعد، مدل استاندارد نتایج آزمایشات برای نتایج را پیش بینی کرد، از جمله کشف چند نوع کوارک ها و W- و Z-Bosons - ذرات سنگین، که در تعاملات ضعیف نقش مشابهی را به عنوان فوتون در الکترومغناطیس انجام می دهند. احتمال این که نوترینو در دهه 1960 توده ای را از دست داده بود، اما پس از چند دهه، مدل استاندارد را در دهه 1990 تایید کرد.

تشخیص بوزون هیگز در سال 2012، که مدتها پیش از مدل استاندارد پیش بینی شده است و مدتها انتظار می رود، نه، نه، نه، با این حال، نه، اما یکی دیگر از پیروزی های مهم مدل استاندارد بر نیروهای تاریک بود که به طور منظم در انتظار فیزیک ذرات در افق هستند. فیزیک دوست ندارد که مدل استاندارد مطابق با ایده های خود در مورد ساده نیست، آنها در مورد ناسازگاری ریاضی خود نگران هستند و همچنین به دنبال فرصتی برای فعال کردن گرانش به معادله هستند. بدیهی است، آن را به نظریه های مختلف فیزیک ریخته می شود، که ممکن است پس از مدل استاندارد باشد. بنابراین نظریه های انجمن بزرگ، supersymmetry، تکنولوژی تکنیک و تئوری رشته وجود دارد.

متأسفانه، تئوری فراتر از مدل استاندارد، تایید تجربی موفقیت آمیز و نوار های جدی در مدل استاندارد را پیدا نکرد. پنجاه سال بعد، این مدل استاندارد نزدیک به وضعیت نظریه همه است. نظریه شگفت انگیز تقریبا همه چیز.

امروزه مدل استاندارد یکی از مهمترین سازه های نظری در فیزیک ذرات ابتدایی است که نشان دهنده اثر الکترومغناطیسی، ضعیف و قوی همه ذرات ابتدایی است. مقررات اصلی و اجزای این نظریه فیزیکدان، یک عضو متناظر از آکادمی علوم روسی، میخائیل دانلوف را توصیف می کند

1

در حال حاضر، بر اساس داده های تجربی، یک نظریه بسیار کامل ایجاد شده است، که تقریبا تمام پدیده هایی را که مشاهده می کنیم، توصیف می کند. این نظریه نسبتا "مدل استاندارد ذرات ابتدایی" نامیده می شود. این سه نسل از فرمون ها دارد: کوارک ها، لپتون ها. این به نظر می رسد، ساخت مواد. از نسل اول، همه ما در اطراف ما می بینیم ساخته شده است. این شامل U- \u200b\u200bو D-Quarks، الکترون و الکترونی نوترینو است. پروتون ها و نوترون ها به ترتیب شامل سه کوارک هستند: UUD و UDD. اما دو نسل دیگر از کوارک ها و لپتون ها وجود دارد که تا حدودی اولین بار تکرار می شود، اما سنگین تر و در نهایت بر روی ذرات نسل اول تجزیه می شود. تمام ذرات دارای اتهامات مخالف هستند.

2

مدل استاندارد شامل سه تعاملی است. تعامل الکترومغناطیسی الکترونها را در داخل اتم و اتم های داخل مولکول ها نگه می دارد. حامل اثر متقابل الکترومغناطیسی فوتون است. تعاملات قوی پروتون ها و نوترون ها را در داخل هسته اتمی نگه می دارد و کوارک ها درون پروتون ها، نوترون ها و دیگر هادرون ها (SO L. B. Okun ارائه شده به تماس ذرات درگیر در تعامل قوی). در تعامل قوی، کوارک ها و دوربین های ساخته شده، و همچنین نگهدارنده های تعامل خود - گلوئون (از چسب انگلیسی - گلوون). هادرون ها هر کدام از سه کوارک را به عنوان یک پروتون و نوترون یا از کوارک یا از کوارک و آنتیکورک تشکیل می دهند، همانطور که می گویند، π-meson متشکل از u- و anti-d-quarks است. تعامل ضعیف منجر به فروپاشی نادر، مانند فروپاشی نوترون در پروتون، الکترون و الکترونی آنتیلترینو می شود. حامل های تعامل ضعیف عبارتند از W- و Z-Bosons. کوارک ها و لپتون ها در تعامل ضعیف شرکت می کنند، اما در انرژی های ما بسیار کوچک است. با این حال، این به سادگی یک توده بزرگ W- و Z-bosons، که دو دستور از پروتون های سخت تر است، توضیح داده شده است. در انرژی، بیش از جرم W-و Z-bosons، قدرت الکترومغناطیسی و تعامل ضعیف قابل مقایسه است، و آنها به یک تعامل الکتریکی تک متصل می شوند. فرض بر این است که با خیلی زیاد در بارهانرژی های چرمی و تعامل قوی با بقیه متحد می شوند. علاوه بر تعاملات الکتریکی و قوی، هنوز یک تعامل گرانشی وجود دارد که در مدل استاندارد گنجانده نشده است.

W، Z-Bosons

g - gluens

H0 - Boson Higgs.

3

مدل استاندارد را می توان تنها برای ذرات بنیادی بی نظیر، I.E. کوارک ها، لپتون ها، W- و Z-Bosons فرموله کرد. برای اینکه آنها یک جرم را خریداری کنند، میدان هیگز معمولا معرفی شده است که توسط یکی از دانشمندان که این مکانیزم را پیشنهاد می دهند، نامگذاری شده است. در این مورد، در مدل استاندارد باید ذرات اساسی دیگری داشته باشد - بوسون هیگز. جستجو برای این آخرین آجر در یک ساختمان باریک از مدل استاندارد به طور فعال در بزرگترین Collider در جهان - Collider Hellon بزرگ (مخزن) انجام می شود. در حال حاضر راهنمایی بر وجود یک بوسون هیگز با توده ای حدود 133 پروتون توده ای به دست آمده است. با این حال، قابلیت اطمینان آماری این دستورالعمل ها هنوز کافی نیست. انتظار می رود که تا پایان سال 2012، وضعیت روشن تر خواهد شد.

4

مدل استاندارد به طور کامل تقریبا تمام آزمایشات را در فیزیک ذرات ابتدایی توصیف می کند، اگر چه جستجو برای پدیده هایی که فراتر از فریم ها ترک می کنند، به طور مداوم در حال انجام است. آخرین نکته پرتو پرتوهای فیزیک در سال 2011 در آزمایش LHCB بر روی مخزن تفاوت های غیر منتظره ای در خواص به اصطلاح Mesons به اصطلاح و ضد پاتوس آنها کشف شد. با این حال، ظاهرا، حتی چنین تفاوت بزرگی را می توان در چارچوب توضیح داد از سوی دیگر، در سال 2011 یکی دیگر از چندین دهه، تایید CM، پیش بینی وجود هادرون های عجیب و غریب را به دست گرفت. فیزیک از موسسه فیزیک نظری و تجربی (مسکو) و موسسه فیزیک هسته ای (Novosibirsk) در چارچوب آزمایش بین المللی، Belle یافت، هادرون ها شامل دو کوارک و دو antiquarks بودند. به احتمال زیاد، اینها مولکول های مزون هستند، که پیش بینی شده توسط نظریه های ITEF M. B. Voloshin و L. B. Okube پیش بینی شده است.

5

با وجود تمام موفقیت های مدل استاندارد، نقاط ضعف زیادی دارد. تعداد پارامترهای آزاد تئوری بیش از 20، و کاملا نامشخص است، که در آن سلسله مراتب آنها از آن بوجود می آید. چرا جرم T-quark 100 هزار بار بیشتر جرم U-Quark است؟ چرا اتصال ثابت T و D-Quarks، ابتدا در آزمایش بین المللی از Argus در مشارکت فعال فیزیکدانان ITEF اندازه گیری می شود، 40 برابر کمتر از ثابت اتصال C- و D-Quarks؟ برای این مسائل، به CM پاسخ ندهید. در نهایت، چرا شما نیاز به 3 نسل از کوارک ها و لپتون ها دارید؟ نظریه پردازان ژاپنی M. Kobayashi و T. Maskawa در سال 1973 نشان داد که وجود کوارک های نسل 3 باعث می شود که تفاوت در خواص ماده و ماده ضد ماده توضیح دهید. فرضیه M.Kobayashi و T. Maskawa در آزمایش های Belle و Babar با مشارکت فعال فیزیکدانان ITAF و ITEF ارائه شد. در سال 2008، M. Kobayashi و T. Maskawa برای تئوری خود را از جایزه نوبل اهدا شد

6

مدل استاندارد مشکلات اساسی بیشتری دارد. اکنون می دانیم که مشاهده کامل نیست. از مطالعات آستروفیزیک، شناخته شده است که موضوع وجود دارد که در دیدن نیست. این موضوع به اصطلاح تاریک است. این حدود 5 برابر بیشتر از ماده معمولی است که از آن ما هستیم. شاید معایب اصلی مدل استاندارد، فقدان خودپنداره داخلی در آن است. به عنوان مثال، توده طبیعی بوسون هیگز ناشی از CM به علت مبادله ذرات مجازی، برای بسیاری از سفارشات بیش از توده مورد نیاز برای توضیح پدیده های مشاهده شده است. یکی از خروجی ها، محبوب ترین در حال حاضر فرضیه Supersymmetry است - فرض بر این است که تقارن بین فرمیون ها و بوزون ها وجود دارد. برای اولین بار این ایده در سال 1971 بیان شد. یو. A. Golfand و E. P. Lichtman در Fiana، و در حال حاضر از محبوبیت عظیمی برخوردار است.

7

وجود ذرات فوق العاده ای که نه تنها به شما اجازه می دهد تا رفتار CM را تثبیت کنید، بلکه یک نامزد بسیار طبیعی برای نقش ماده تاریک - ساده ترین ذرات فوق العاده ای را فراهم می کند. اگر چه در حال حاضر هیچ تایید تجربی قابل اعتماد از این نظریه وجود ندارد، آن را بسیار زیبا است و بنابراین ظریف به شما اجازه می دهد تا مشکلات مدل استاندارد را حل کنید که بسیاری از مردم به آن اعتقاد دارند. مخزن به طور فعال برای ذرات فوق العاده ای و سایر گزینه ها جستجو می کند. به عنوان مثال، برای اندازه گیری های اضافی فضا جستجو می شود. اگر آنها وجود داشته باشند، بسیاری از مشکلات را می توان حل کرد. شاید گرانش در فاصله های نسبتا طولانی قوی شود، که همچنین تعجب بزرگ خواهد بود. دیگر، مدل های جایگزین هیگز، مکانیزم های جرم برای ذرات بنیادی امکان پذیر است. جستجو برای اثرات فراتر از مدل استاندارد بسیار فعالانه انجام می شود، اما تا کنون ناموفق است. مقدار زیادی باید در سال های آینده پاک شود.

"از ما خواسته خواهد شد که چرا گروهی از استعداد و اختصاص داده شده به کار خود را از مردم آماده است تا زندگی را به دنبال تعقیب چنین اشیاء کوچک که حتی نمی تواند ببینید؟ در حقیقت، کنجکاوی انسان و تمایل به یادگیری نحوه زندگی جهان که ما در آن زندگی می کنیم، در کلاس درس فیزیکدانان ذرات ابتدایی مرتب شده اند.

اگر شما هنوز از مکانیک کوانتومی عبارت می ترسید و هنوز نمی دانید که مدل استاندارد چیست - به گربه خوش آمدید. در نشریه من، من به سادگی سعی خواهم کرد که اصول اولیه دنیای کوانتومی، و همچنین فیزیک ذرات ابتدایی را توضیح دهم. ما سعی خواهیم کرد که تفاوت های اصلی فرم ها و بوزون ها را بفهمیم، چرا کوارک ها چنین نام های عجیب و غریب دارند و در نهایت، چرا همه می خواهند بوسون هیگز پیدا کنند.

ما متشکل از چه هستیم؟

خوب، سفر ما به microworld، ما با یک سوال غیر قابل انکار شروع خواهیم کرد: اقلام اطراف ما چیست؟ دنیای ما، مانند یک خانه، شامل انواع آجر های کوچک است که به شیوه ای خاص متصل می شود، چیزی جدید ایجاد می کند، نه تنها در ظاهر، بلکه در خواص آنها. در حقیقت، اگر به آنها نگاه کنید، می توانید پیدا کنید که انواع مختلف بلوک ها خیلی زیاد نیستند، فقط هر بار که آنها با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند، شکل های جدید و پدیده های جدید را تشکیل می دهند. هر بلوک یک ذره ابتدایی غیر قابل تقسیم است که در داستان من مورد بحث قرار خواهد گرفت.

به عنوان مثال، برخی از مواد، اجازه دهید آن را با ما خواهد شد عنصر دوم سیستم Mendeleev دوره ای، گاز بی اثر، هلیوم. هلیوم مانند مواد باقی مانده در جهان، شامل مولکول ها است که به نوبه خود توسط اوراق قرضه بین اتم ها تشکیل شده است. اما در این مورد، برای ما، هلیوم کمی خاص است، زیرا تنها یک اتم تشکیل شده است.

اتم چیست؟

اتم هلیم، به نوبه خود، شامل دو نوترون و دو پروتون است که هسته اتمی را تشکیل می دهند، که در آن دو الکترونها چرخانده می شوند. جالب ترین چیز این است که کاملا غیر قابل تقسیم در اینجا تنها است الکترون.

لحظه ای جالب از جهان کوانتومی

نسبت به. تا کمتر توده ذرات ابتدایی، بیشتر اتفاق میفتد. به همین دلیل است که الکترونها یازده سالگی از 2000 بار پروتون در مقایسه با هسته اتم، فضای بسیار بیشتری را اشغال می کنند.

نوترون ها و پروتون ها متعلق به گروه به اصطلاح هستند هرنس (ذرات در معرض تعامل قوی)، و اگر دقیق تر، barionov.

هادرون را می توان به گروه ها تقسیم کرد

• Barionov، که شامل سه کوارک است
• Mesons که شامل یک جفت: ذرات ضد زیتی

نوترون، به عنوان واضح بودن از نام او، به صورت بیرونی شارژ می شود و می تواند به دو کوارت پایین و یک کوارک بالا تقسیم شود. پروتون، ذرات به طور مثبت شارژ شده، به یک کوارک پایین و دو کوارت بالا تقسیم می شود.

بله، بله، من شوخی نمی کنم، آنها واقعا به نام بالا و پایین هستند. به نظر می رسد که اگر ما کوارک بالا و پایین را باز کردیم، و حتی یک الکترون، می توانیم کل جهان را با آنها توصیف کنیم. اما این بیانیه بسیار دور از حقیقت خواهد بود.

مشکل اصلی - ذرات باید به نحوی با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. اگر جهان تنها از این تثلیث (نوترون، پروتون و الکترون) شامل شود، ذرات به سادگی در فاصله فضاهای بی پایان فضا پرواز می کردند و هرگز به شکل های بزرگتر مانند هادرون رفتند.

فرمیون ها و بوزون ها

برای مدت طولانی، دانشمندان یک فرم مناسب و مختصر از نمایندگی ذرات ابتدایی را اختراع کردند، به نام مدل استاندارد. به نظر می رسد که تمام ذرات ابتدایی به آن تقسیم می شوند فرمینی، از آن کل ماده است، و بوسونکه انواع مختلف تعاملات بین فرم ها را انتقال می دهند.

تفاوت بین این گروه ها بسیار بصری است. واقعیت این است که فرمیون برای بقا در قوانین دنیای کوانتومی نیاز به برخی از فضا، در حالی که همکارانشان - بوزون ها می توانند بی سر و صدا تریلیون به سمت راست زندگی کنند.

فرمینی

گروهی از فرمیونوف، همانطور که قبلا گفته شد، ماده قابل توجهی را در اطراف ما ایجاد می کند. هر آنچه که ما و جایی که ما نمی بینیم، توسط فرمیون ایجاد نشده است. فریم ها توسط تقسیم می شوند کوارک، به خوبی تعامل و قفل شده در ذرات پیچیده تر مانند هادرون و لپتوناین بدون در نظر گرفتن همکار خود، آزادانه در فضا وجود دارد.

کوارک آنها به دو گروه تقسیم می شوند.

• بالا نوع توسط کوارتز بالا، با شارژ +23، متعلق به: بالا، مسحور و quarks واقعی
• نوع پایین توسط کوارک ها نوع پایین، با شارژ -13، متعلق به: کوارک های پایین، عجیب و غریب است

درست و شایان ستایش بزرگترین کوارک ها، و بالا و پایین - کوچک ترین. چرا کوارک ها چنین نام های غیرعادی را به دست آوردند و به درستی صحبت می کردند، "طعم"، تا کنون دانشمندان موضوع اختلافات.

لپتون همچنین به دو گروه تقسیم شده است.

• گروه اول، با شارژ "-1"، متعلق به آن است: الکترون، موون (ذرات شدیدتر) و ذرات توو (عظیم)
• گروه دوم، با شارژ خنثی، شامل: نوترینو الکترونیکی، Muon Neutrino و Tau-Neutrino

نوترینوها - یک ذره کوچک از یک ماده وجود دارد که تقریبا غیرممکن است. شارژ آن همیشه برابر با 0 است.

این سوال مطرح می شود، فیزیکدانان را چند نسل دیگر از ذرات را پیدا نمی کند که حتی در مقایسه با موارد قبلی بیشتر عظیم خواهد بود. دشوار است به آن پاسخ دهید، اما نظریه پردازان معتقدند که نسل های لپتون ها و کوارک ها توسط سه نفر خسته می شوند.

شباهت پیدا نکنید؟ و کوارک ها و لپتون ها به دو گروه تقسیم می شوند که از طریق هر واحد از یکدیگر متفاوت هستند؟ اما در مورد این بعد ...

بوسون

بدون آنها، فرمیون ها از طریق جهان با جریان جامد پرواز می کنند. اما مبادله بوزون ها، فرمیون هر نوع تعامل را به یکدیگر اطلاع می دهد. خود بورس ها با یکدیگر ارتباط برقرار نمی کنند.

تعامل منتقل شده توسط بوزون ها:

• الکترومغناطیسی، ذرات - فوتون. با این ذرات بی پروا، نور منتقل می شود.
• هسته قوی، ذرات - گلوون. با کمک آنها، کوارک از هسته اتم به ذرات جداگانه تجزیه نمی شود.
• هسته ضعیف، ذرات - W و Z Bosons. با کمک آنها، فرمیون ها توسط وزن، انرژی، و می توانند به یکدیگر تبدیل شوند.
• گرانشی ، ذرات - گرای. در مقیاس نیروی MicroWorld بسیار ضعیف است. این فقط در بدن های فوق العاده قابل مشاهده می شود.

رزرو در مورد تعامل گرانشی.
وجود گرانتون ها به صورت آزمایشی تایید شده است. آنها تنها در قالب نسخه نظری وجود دارد. در مدل استاندارد، در اغلب موارد آنها در نظر گرفته نمی شوند.

این همه، مدل استاندارد جمع آوری شده است.

مشکلات تازه شروع شده است

با وجود نمایش بسیار زیبا از ذرات در طرح، دو سوال باقی مانده بود. از جایی که ذرات توده های خود را می گیرند و چه چیزی است Higgs Bosonکه از بوزون های دیگر متمایز است.

به منظور درک ایده استفاده از بوزون هیگز، ما باید به نظریه میدان کوانتومی اشاره کنیم. در زبان ساده، می توان گفت که کل جهان، کل جهان، شامل کوچکترین ذرات، و از انواع مختلفی از زمینه های مختلف: گلوون، کوارک، الکترونیکی، الکترومغناطیسی و غیره در تمام این زمینه ها، نوسانات جزئی به طور مداوم بوجود می آیند. اما ما قوی ترین آنها را به عنوان ذرات ابتدایی درک می کنیم. بله، و این پایان نامه کاملا بحث برانگیز است. از نقطه نظر دوگانگی موج مبهم، همان شیی میکرومیر در شرایط مختلف، مانند یک موج، به عنوان یک ذره ابتدایی رفتار می کند، تنها بستگی به اینکه چگونه فیزیک مشاهده فرآیند مناسب تر برای شبیه سازی وضعیت است.

زمینه هیگز

به نظر می رسد که یک میدان به اصطلاح higgs وجود دارد، مقدار متوسطی که نمی خواهد برای صفر تلاش کند. در نتیجه، این زمینه در حال تلاش برای گرفتن مقدار دائمی غیر صفر در سراسر جهان است. این فیلد یک پس زمینه همه جا و ثابت است، به عنوان یک نتیجه از نوسانات قوی که بوسون هیگز به نظر می رسد.
و دقیقا به لطف میدان هیگز، ذرات با یک توده تأمین می شوند.
توده ذرات ابتدایی بستگی به میزان آن با میدان هیگز دارد، به طور مداوم در داخل آن فلاش می کند.
و دقیقا به دلیل بوسون هیگز یا به جای آن به دلیل میدان آن، مدل استاندارد دارای گروه های مشابهی از ذرات است. میدان هیگز بسیاری از ذرات افزودنی را مانند نوترینو را مجبور کرد.

نتایج

آنچه که توسط من گفته شد، مفهوم سطحی ترین ماهیت مدل استاندارد است و چرا ما نیاز به یک بوزون هیگز داریم. برخی از دانشمندان هنوز در عمق روح امیدوار بودند که ذرات موجود در سال 2012 و مشابه HIGG های بوزون در مخزن به سادگی یک خطای آماری باشد. پس از همه، میدان هیگز بسیاری از تقارن زیبا از طبیعت را نقض می کند، و محاسبات فیزیکدانان را گیج کننده تر می کند.
بعضی حتی معتقدند که مدل استاندارد سال گذشته خود را به دلیل ناقص آن زندگی می کند. اما این آزمایش تجربی است و مدل استاندارد ذرات ابتدایی همچنان یک مدل فعال از نبوغ اندیشه انسان است.

مدل استاندارد ذرات ابتدایی به عنوان بزرگترین دستاورد فیزیک نیمه دوم قرن بیستم محسوب می شود. اما چه چیزی فراتر از آن است؟

مدل استاندارد (CM) ذرات ابتدایی بر اساس تقارن کالیبراسیون، ایجاد شکوهی از Murray Gell-Manna، Sheldon Glasw، Stephen Weinberg، Abdus Salama و کل دانشمندان درخشان است. به طور کامل توصیف تعاملات بین کوارک ها و لپتون ها در فاصله حدود 10-17 متر (قطر 1٪ پروتون)، که می تواند در شتاب دهنده های مدرن مورد مطالعه قرار گیرد. با این حال، آن را در فاصله 10-18 متر شروع می شود و حتی بیشتر به نظر می رسد پیشرفت به سوی مقیاس برده آرزو در 10-35 متر ارائه نمی دهد.

اعتقاد بر این است که وجود دارد که تمام تعاملات اساسی در اتحاد کوانتومی ادغام می شود. برای تغییر، یک نظریه کامل تر را ببینید، که به احتمال زیاد به آخرین و نهایی تبدیل نمی شود. دانشمندان در حال تلاش برای پیدا کردن جایگزینی مدل استاندارد هستند. بسیاری معتقدند که تئوری جدید با گسترش فهرست متقارن که پایه را تشکیل می دهند، ساخته خواهد شد. یکی از امیدوار کننده ترین رویکردهای حل این وظیفه نه تنها از ارتباط با مشکلات CM، بلکه حتی قبل از ایجاد آن، گذاشته شد.

ذرات مربوط به آمار Fermi Dirac (فرمیون با نیمه هدر پشت) و بوز انیشتین (بوزون با چرخش کامل). در انرژی به خوبی، تمام بوزون ها می توانند همان سطح انرژی پایین تر را اشغال کنند، انیشتین بوزان را تشکیل می دهند. فرمیون ها به اصل ممنوعیت پائولی تحت تأثیر قرار می گیرند و بنابراین دو ذره با همان تعداد کوانتومی (به ویژه، چرخش های یکپارچه) نمی توانند یک سطح انرژی را اشغال کنند.

مخلوط مخالفان

در اواخر دهه 1960، محقق ارشد، هیئت منصفه گلفند، پژوهشگر ارشد، دانشجوی کارشناسی ارشد خود را Evgeny Lichtman به منظور خلاصه کردن دستگاه ریاضی مورد استفاده برای توصیف تقارن فضا-زمان چهار بعدی از نظریه ویژه نسبیت (فضای Minkowski) ارائه داد.

Likhtman دریافت که این تقارن را می توان با تقارن داخلی میدان های کوانتومی با چرخش های غیر صفر ترکیب کرد. در عین حال، خانواده ها (چند ضلعی) تشکیل می شوند، ترکیب ذرات را با همان جرم ترکیب می کنند، داشتن کل و نیمه هدر (در غیر این صورت، بوزون ها و فرمیون ها). این هم جدید و غیر قابل درک بود، زیرا دیگران از انواع مختلف آمار کوانتومی اطاعت می کردند. بوزون ها می توانند در شرایط مشابه تجمع داشته باشند، و فرم ها از اصل پائولی پیروی می کنند، به شدت ممنوعیت همجنسگرایان این نوع را ممنوع می کنند. بنابراین، ظهور چند ضلعی منسوجات بوسون مانند عجیب و غریب ریاضی بود که مربوط به فیزیک واقعی نیست. بنابراین در فین درک شد. بعدها، در "خاطرات" خود، آندره ساخاروف، متحد کردن بوزون ها را به نام یک ایده عالی نامید، اما در آن زمان به نظر او جالب نیست.

خارج از استاندارد

مرزها CM کجا هستند؟ "مدل استاندارد با تقریبا تمام داده های به دست آمده در شتاب دهنده های انرژی بالا سازگار است. - توضیح می دهد که پژوهشگر پیشرو در موسسه تحقیقات هسته ای Ras Sergei Troitsky. - با این حال، در چارچوب آن، نتایج آزمایشات به طور کامل انباشته نمی شود، که نشان دهنده حضور توده در دو نوع نوترینو است، و شاید همه سه. این واقعیت به این معنی است که CM نیاز به گسترش دارد و در آن یکی، هیچ کس واقعا نمی داند. داده های Astrophysical نشان دهنده ناقص است. ماده تاریک، و آن را برای یک بخش پنجم بیشتر از جرم جهان، شامل ذرات سنگین است که به دیدن نیست. به هر حال، این موضوع دقیق تر خواهد بود که به نام تاریک، اما شفاف باشد، زیرا نه تنها نور را پرت نمی کند، بلکه آن را جذب نمی کند. علاوه بر این، CM تقریبا کامل عدم تقارن ضد ماده در جهان مشاهده شده را توضیح نمی دهد. "
همچنین اعتراضات زیبایی شناختی وجود دارد. به عنوان سرگئی Troitsky یادداشت ها، CM کاملا زشت مرتب شده است. این شامل 19 پارامتر عددی است که توسط آزمایش تعیین می شود و از لحاظ حس مشترک، مقادیر بسیار عجیب و غریب را می گیرند. به عنوان مثال، میدان متوسط \u200b\u200bخلاء هیگز، که مسئولیت جرم ذرات ابتدایی را بر عهده دارد، 240 گیگابایت است. روشن نیست که چرا این پارامتر 1017 برابر کمتر از پارامتر تعیین تعامل گرانشی است. من می خواهم یک نظریه کامل تر داشته باشم، که فرصتی برای تعیین این نسبت از برخی اصول کلی فراهم می کند.
SM تفاوت های بزرگی بین توده های ساده ترین کوارک ها را توضیح نمی دهد، که پروتون ها و نوترون ها تشکیل شده است، و جرم بالای کوارک بیش از 170 GeV (در همه دیگر از U-quark متفاوت نیست، که تقریبا 10 است هزار بار ساده تر) به نظر می رسد همان ذرات با چنین توده های مختلفی به نظر می رسد، در حالی که روشن نیست.

Likhtman در سال 1971 از پایان نامه خود دفاع کرد و سپس به مورفیوس رفت و تقریبا رها شد. گلفند از فان برای کاهش دولت ها اخراج شد و او نمیتواند کار خود را برای مدت طولانی پیدا کند. با این حال، کارکنان موسسه فیزیکو-فنی اوکراین دیمیتری ولکوف و ولادیمیر اکلووف همچنین تقارن بین بوزون ها و فرمیون را باز کردند و حتی از آن برای توصیف نوترینو استفاده کردند. درست است، هیچ لارو از مسکو، نه خارکف، آن را پیدا نکرد. تنها در سال 1989، گلفند و لیچتمن جایزه آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی را بر روی فیزیک نظری به نام I.E دریافت کردند. تاما در سال 2009، ولادیمیر اکلووف (در حال حاضر او فیزیک را در کالج فنی دانشگاه نیویورک آموزش می دهد) و دیمیتری ولکوف (پس از مرگ) جایزه ملی اوکراین را برای تحقیقات علمی به دست آورد.

ذرات ابتدایی مدل استاندارد به نوع آمار به بوزون ها و فرم ها تقسیم می شوند. ذرات کامپوزیتی - هادرون - می توانند از آمار بوز-انیشتین اطاعت کنند (از جمله بستگان، گاوها، گاوها) یا آمار Fermi Dirac (Barione - پروتون ها، نوترون ها) هستند.

تولد supersymmetry

در غرب، مخلوطی از کشورهای بوزون و فرمیون اول در یک نظریه نوظهور ظاهر شد، که نشان دهنده ذرات ابتدایی نیست، اما با ارتعاش رشته های کوانتومی یک بعدی.

در سال 1971، یک مدل ساخته شد که در آن هر لرزش نوع بوزون با یک جفت ارتعاش فرمیون ترکیب شد. درست است که این مدل در فضای چهار بعدی Minkowski کار نمی کند، بلکه در فضای دو بعدی نظریه های رشته ای است. با این حال، در حال حاضر در سال 1973، جولیوس Vesz اتریش و ایتالیایی Bruno Zumino به CERN گزارش داد (و یک سال بعد یک مقاله منتشر کرد) در مورد یک مدل متقارن چهار بعدی با یک بوسون و یک فرمون. او برای ذرات ابتدایی ادعا نکرد، اما امکانات فوق العاده ای را در یک مثال بصری و بسیار فیزیکی نشان داد. به زودی همان دانشمندان ثابت کرده اند که تقارن شناسایی شده توسط آنها یک نسخه گسترده از تقارن گلفند و لیچتمن است. بنابراین معلوم شد که به مدت سه سال، سوپرمنمتری در فضای Minkowski مستقل از یکدیگر سه جفت فیزیکدانان را باز کرد.

نتایج Vesse و Zumino، توسعه نظریه های با مخلوط های بوسون فرمونی را تحت فشار قرار دادند. از آنجایی که این نظریه ها تقارن کالیبراسیون را با تقارن فضا-زمان متصل می کنند، آنها Supercalibration نامیده می شوند، و سپس Supersymmetric. آنها پیش بینی وجود مجموعه ای از ذرات، هیچ کدام از آنها هنوز باز نشده است. بنابراین سوپرمامری دنیای واقعی هنوز فرضی است. اما حتی اگر وجود داشته باشد، نمی تواند دقیق باشد، در غیر این صورت الکترون ها جیره های بوزونی را با دقیقا همان جرم که می توانند به راحتی قابل دسترسی باشند، شارژ کنند. باقی مانده است فرض بر این است که شرکای فوق العاده ذرات شناخته شده بسیار عظیم هستند، و این تنها زمانی امکان پذیر است که Supersymmetry نقض شود.

ایدئولوژی فوق العاده ای که در اواسط دهه 1970 به اجرا گذاشته شد، زمانی که مدل استاندارد قبلا وجود داشته است. به طور طبیعی، فیزیکدانان شروع به ساخت گسترش خود را گسترش دادند، به عبارت دیگر، برای معرفی تقارن بین بوزون ها و فرمیون ها. اولین نسخه واقع بینانه از CM Supersymmetric، به نام حداقل (حداقل مدل استاندارد استاندارد Supersymmetric، MSSM)، توسط هاوارد جورجی و Savas Dimopoulos در سال 1981 پیشنهاد شد. در واقع، این همان مدل استاندارد با تمام متقارن آن است، اما یک شریک به هر ذره ای اضافه شده است که چرخش آن از پشت آن به ½، - بوزون به فرمیون و مندرج به بوسون متفاوت است.

بنابراین، تمام تعاملات CM در جای خود باقی می ماند، اما با تعاملات ذرات جدید با پیر و یکدیگر غنی شده اند. بعدها نسخه های پیچیده تر فوق العاده ای برای دیدن وجود داشت. همه آنها ذرات شناخته شده در حال حاضر از شرکای مشابه را مقایسه می کنند، اما به شیوه های مختلف، نقض سوپساختمتری را توضیح می دهند.

ذرات و superchasts

نام طرفداران فرمیون با استفاده از Celectron Celectron، Chumong ساخته شده است. Bosons Superparters در پایان "IO" به دست می آید: فوتون - Fotinos، Gluon - Gluin، Z-Boson - Zino، W-Boson - شراب، بوسون هیگز - Higgsino.

چرخش فوق العاده از هر ذره (به استثنای بوسون هیگز) همیشه ½ کمتر از چرخش خود است. در نتیجه، شرکای الکترون، کوارک ها و سایر فرمین ها (و همچنین به طور طبیعی و ضد ذرات آنها) دارای صفر صفر هستند، و شرکای فوتون و بوزون های بردار با تک نیمه. این به خاطر این واقعیت است که تعداد وضعیت ذرات بزرگتر است، بیشتر چرخش آن است. بنابراین، جایگزینی تفریق به علاوه بر این، منجر به ظهور SuperPartners های اضافی می شود.

چپ یک مدل استاندارد (سانتی متر) ذرات ابتدایی است: فرمیون (کوارک ها، لپتون ها) و بوزون ها (حامل های تعامل). در سمت راست - superpartners خود را در حداقل مدل استاندارد Supersymmetric، MSSM: Bosons (پاک کن، ساندتون ها) و فرمیون (سوپرپرفتر تعامل پورتر). پنج بوزون هیگز (در طرح با یک نماد آبی مشخص شده اند) همچنین دارای مرزهای SuperPart خود هستند - پنج Higgsino بالا.

به عنوان مثال یک الکترون را بردارید این ممکن است در دو حالت باشد - در یک چرخش آن را به صورت موازی با انگیزه، در دیگری - به طور فزاینده هدایت می شود. از نقطه نظر، این ذرات مختلف را ببینید، زیرا آنها کاملا به طور مساوی در تعاملات ضعیف دخیل نیستند. یک ذره با یک چرخش تک و یک توده غیر صفر می تواند در سه حالت مختلف باشد (به عنوان فیزیکدانان می گویند، دارای سه درجه آزادی است) و بنابراین برای شرکای الکترونی مناسب نیست. تنها خروجی به هر یک از ایالت های الکترونی یکپارچه با یک اسپین صفر نسبت داده می شود و این انتخاب ها را با ذرات مختلف در نظر می گیرد.

مدل های استاندارد Bosons Superparter چندین حیله گر بوجود می آیند. از آنجا که جرم فوتون صفر است، آن سه، اما دو درجه آزادی نیست. بنابراین، آن را بدون هیچ مشکلی با او مقایسه می شود، یک فوق العاده با نیمه چرخش، که مانند یک الکترون، دو درجه آزادی دارد. در همان طرح، Gluino رخ می دهد. با هیگز، وضعیت پیچیده تر است. در MSSM، دو دو برابر از بوزون های هیگز وجود دارد که مربوط به چهار ابرپارتنهای فوقانی است - دو هیگزوینو متفاوتی و دو طرفه. نوترول ها به روش های مختلفی با fotinos و zino مخلوط می شوند و چهار ذرات فیزیکی مشاهده شده را با نام نورالینو نام عمومی تشکیل می دهند. مخلوط های مشابه با عجیب و غریب برای گوش روسی به نام Chardzhino (به زبان انگلیسی - Chargino) شکل فراتر از بورسرهای مثبت و منفی W-Bosons و جفت های شارژ شده.

وضعیت نوترینو SuperPartines دارای ویژگی های خاص خود است. اگر این ذره هیچ توده ای نداشت، چرخش آن همیشه در مقابل ضربه قرار می گیرد. بنابراین، انتظار می رود که نوترینو های مبهم مظنون را داشته باشند. با این حال، نوترینو واقعی هنوز جزء نیست. ممکن است که نوترینو نیز با پالس های موازی و چرخش وجود داشته باشد، اما آنها بسیار دشوار هستند و هنوز پیدا نشده اند. اگر این درست باشد، هر نوع نوترینو به SuperPartner خود مربوط می شود.

به عنوان استاد فیزیک دانشگاه میشیگان، گوردون کین می گوید، مکانیزم جهانی ترین اختلال اختلال سوپرانمتری همراه است.

با این حال، میزان مشارکت آن به جرم superchasts هنوز مشخص نشده است، اما ارزیابی نظریه پردازان متناقض هستند. علاوه بر این، او بعید است که تنها کسی باشد. بنابراین، مدل استاندارد بعدی Supersymmetric، NMSSM، دو بوزون هیگز دیگر را معرفی می کند که به توده های فوق افزاری کمک می کند (و همچنین تعداد خنثی سازی از چهار تا پنج را افزایش می دهد). چنین وضعیتی، یادداشت های کین، تعداد پارامترهای که در نظریه های فوق العاده ای قرار می گیرد، افزایش می یابد.

حتی حداقل گسترش مدل استاندارد نیاز به حدود یک صد پارامتر اضافی دارد. این شگفت انگیز نیست، زیرا تمام این نظریه ها بسیاری از ذرات جدید را معرفی می کنند. همانطور که مدل های کامل و موافق تر ظاهر می شوند، تعداد پارامترها باید کاهش یابد. به محض این که آشکارسازهای بزرگ هادرون Collider، Superchasts را جذب می کنند، مدل های جدید خود را انتظار نمی کنند.

سلسله مراتب ذرات

نظریه های فوق العاده ای به شما این امکان را می دهد که تعدادی از مکان های ضعیف مدل استاندارد را از بین ببرید. پروفسور کین یک معما در ارتباط با بوسون هیگز دارد، که مشکل سلسله مراتب نامیده می شود.

این ذرات در طول تعامل با لپتون و کوارک ها جرم را به دست می آورد (همانطور که در هنگام تعامل با میدان هیگز، توده ها را به دست می آورند). در سپرده های سانتی متر از این ذرات با ردیف های واگرا با مبالغ بی نهایت نشان داده می شود. درست است، مشارکت بوزون ها و فرم ها دارای علائم مختلفی هستند و در اصل تقریبا به طور کامل به یکدیگر پرداخت می کنند. با این حال، چنین بازپرداخت باید عملا ایده آل باشد، زیرا توده هیگز، همانطور که در حال حاضر شناخته شده است، تنها 125 GeV برابر است. این غیر ممکن نیست، اما بسیار بعید است.

برای نظریه های فوق العاده ای، هیچ چیز وحشتناک وجود ندارد. با یک supersymmetry دقیق، مشارکت ذرات متعارف و superpartiners آنها باید به طور کامل جبران یکدیگر. از آنجا که Supersymmetry شکسته شده است، جبران خسارت به عنوان ناقص است، و بوزون هیگز به دست آوردن نهایی و مهم ترین جرم محاسبه می شود. اگر توده های SuperPartner بیش از حد زیاد نیستند، باید با یک یا دو صد GEVS اندازه گیری شود، که به واقعیت مربوط می شود. همانطور که کین تاکید می کند، فیزیکدانان دقیقا در مورد سوپرانمتری دقیق تر شده اند، دقیقا زمانی که نشان داده شد که مشکل سلسله مراتب را حل می کند.

هیچ قابلیت فوق العاده ای در این مورد وجود ندارد. از CM نشان می دهد که در منطقه انرژی بسیار بالا، تعاملات شدید، ضعیف و الکترومغناطیسی، اگر چه آنها در مورد یک نیروی مشابه، اما هرگز ترکیب نیست. و در مدل های فوق العاده ای در انرژی حدود 1016 GEV، چنین اتحادیه ای اتفاق می افتد، و به نظر می رسد بسیار طبیعی است. این مدل ها همچنین برای حل مشکل ماده تاریک ارائه می دهند. superchasts در طول تخلیه هر دو superchasts و ذرات معمولی تولید می کنند - به طور طبیعی، جرم کمتر است. با این حال، Supersymmetry، بر خلاف سانتی متر، اجازه می دهد تا یک فساد سریع از پروتون، که، در شادی ما، واقعا اتفاق نمی افتد.

پروتون، و با آن و کل جهان اطراف ما می تواند نجات دهد، پیشنهاد می کند که در فرآیندهای با مشارکت superchasts، تعداد کوانتومی R-parity حفظ شده است، که برابر با یکی برای ذرات متعارف است، و برای مرزهای SuperPart - منهای یکی . در این مورد، ساده ترین superchast باید کاملا پایدار باشد (و الکتریکی خنثی). این را نمی توان با تعریف superchasts پر کرد، و حفظ R-Parity ممنوع آن را به فروپاشی بر ذرات. ماده تاریک ممکن است دقیقا از چنین ذرات هایی باشد که بلافاصله پس از انفجار بزرگ رخ داده است و اجتناب از نابودی متقابل.

منتظر آزمایشات

"مدت کوتاهی قبل از باز شدن بوزون هیگز بر اساس تئوری M (پیشرفته ترین نسخه تئوری رشته)، جرم آن با اشتباه تنها دو درصد پیش بینی شد! - پروفسور کین می گوید - توده های انتخابی ها، یتیمان و DVAR ها نیز محاسبه شد، که برای شتاب دهنده های مدرن بسیار بزرگ بود - حدود چند ده TEV. SuperParters Photon، Gluons و سایر بوزون های کالیبراسیون بسیار ساده تر هستند و بنابراین شانس یافتن آنها در مخزن وجود دارد. "

البته، صحت این محاسبات تضمین نمی شود: نظریه M یک ماده حساس است. و با این حال، آیا می توان آهنگ های superchasts را بر روی شتاب دهنده ها تشخیص داد؟ "Superchasts عظیم باید بلافاصله پس از تولد تخریب شود. این تخلیه ها در برابر پس زمینه تخریب ذرات معمولی رخ می دهد و به طور یکنواخت آنها را بسیار دشوار تخصیص می دهند، "افسر علمی پژوهشی آزمایشگاه فیزیک نظری جینر در Dubna Dmitry Cossacks توضیح می دهد. - اگر Super Spearmen خود را به یک روش منحصر به فرد نشان داد، کامل خواهد بود، که غیرممکن است که هر چیز دیگری را اشتباه بگیرد، اما این نظریه پیش بینی نمی کند.

لازم است تجزیه و تحلیل بسیاری از فرآیندهای مختلف و به دنبال کسانی که به طور کامل توسط مدل استاندارد توضیح داده نمی شود. این جستجوها تا به حال با موفقیت تاج نشده است، اما ما در حال حاضر محدودیت های توده های فوق العاده ای داریم. کسانی که از آنها در تعاملات قوی شرکت می کنند باید حداقل 1 TEV را بکشند، در حالی که توده های دیگر سوپرارکت ها می توانند بین ده ها و صدها گاف متفاوت باشند.

در نوامبر 2012، در سمپوزیوم در کیوتو، نتایج آزمایشات مربوط به مخزن گزارش شده است که طی آن تجزیه بسیار نادر BS-Meson در Muon و Antimuon به طور کامل برای اولین بار ثبت شده است. احتمال آن تقریبا سه میلیارد دلار است که به خوبی با پیش بینی ها مطابقت دارد، ببینید از آنجایی که احتمال احتمالی این فرسایش، بر اساس MSSM محاسبه می شود، می تواند چندین بار بیشتر باشد، کسی تصمیم گرفت که با پایان فوق العاده اشباع.

با این حال، این احتمال بستگی به چند پارامتر ناشناخته دارد که می تواند به هر دو کمک های بزرگ و کوچک به نتیجه نهایی داده شود، هنوز بسیار نامشخص وجود دارد. بنابراین، هیچ چیز وحشتناک اتفاق افتاده است، و شایعات در مورد مرگ MSSM بسیار اغراق آمیز است. اما حتی از این به دنبال آن نیست که آن را غیر قابل انکار است. مخزن در ظرفیت کامل کار نمی کند، آن را تنها در دو سال منتشر خواهد شد، زمانی که قدرت پروتون ها تا 14 TEV را به دست آورد. و اکنون اگر هیچ تظاهراتی از superchasts وجود نداشته باشد، MSSM احتمالا با مرگ طبیعی میمیرد و زمان مدل های پیشنهادی جدید خواهد آمد.

شماره ها و سوپراگرافی

حتی قبل از ایجاد MSSM، تقارن با گرانش ترکیب شد. استفاده مکرر از تحولات اتصال بوزون ها و فرم ها، یک ذره را در فضا-زمان حرکت می دهد. این به شما این امکان را می دهد که به شما کمک کند تا سوپرمنمتری و تغییر شکل متریک فضایی-زمانی را داشته باشید که، با توجه به نظریه نسبیت کلی، علت گرانش است. هنگامی که فیزیکدانان این را درک کردند، آنها شروع به ایجاد تعاریف فوق العاده ای از نظارت کردند. این منطقه فیزیک نظری اکنون به طور فعال در حال توسعه است.
در عین حال، معلوم شد که نظریه های فوق العاده ای مورد نیاز است تعداد عجیب و غریب مورد نیاز در قرن نوزدهم توسط ریاضیدان آلمان آلمان Gunter Gunter Gustman. آنها می توانند به صورت عادی بسته بندی شوند و به صورت عادی کسر شوند، اما محصول این تعداد نشانه ها را تغییر می دهد وقتی که فاکتورها را تغییر می دهند (بنابراین مربع و به طور کلی، هر درجه کل تعداد گراننها صفر است). به طور طبیعی، توابع از چنین اعداد نمی توانند بر اساس قوانین استاندارد تجزیه و تحلیل ریاضی متمایز و یکپارچه شوند، تکنیک های کاملا متفاوت مورد نیاز است. و آنها خوشبختانه برای نظریه های فوق العاده ای، قبلا یافتند. آنها در دهه 1960، ریاضیدانان برجسته شوروی از MSU Felix Berezin آمدند، که یک جهت جدید را ایجاد کرد - Supermaatics.

با این حال، یک استراتژی دیگر وجود دارد که با مخزن ارتباط ندارد. تا کنون، Collider Lep Electron-positron در CERN کار می کرد، آن را به دنبال ساده ترین superchasts شارژ، که تخلیه آنها باید superpartines بهتر تولید کند. این ذرات پیشین برای ثبت نام آسان تر هستند، زیرا آنها متهم هستند و سبک ترین فوق العاده فوق العاده فوق العاده است. آزمایشات LEP نشان داد که توده چنین ذرات 104 GeV تجاوز نمی کند. این خیلی زیاد نیست، اما به دلیل پس زمینه بالا، آنها دشوار است. بنابراین، جنبش ساخت و ساز در حال حاضر شروع به جستجو برای یک Collider الکترونیک فوق العاده قدرتمند. اما این یک ماشین بسیار گران قیمت است، در یک زمان کوتاه قطعا ساخت نیست. "

بستن و باز کردن

با این حال، به گفته پروفسور فیزیک نظری دانشگاه مینه سوتا، میشل شریفمن، توده اندازه گیری شده بوسون هیگز برای MSSM بسیار بزرگ است و این مدل به احتمال زیاد قبلا بسته شده است:

"درست است، او در تلاش است تا آنها را با کمک افزودنی های مختلف ذخیره کند، اما آنها خیلی غیر قابل تصور هستند که شانس های کوچک موفقیت را دارند. ممکن است که سایر برنامه های افزودنی کار کنند، اما زمانی که هنوز ناشناخته است. اما این سوال فراتر از علم خالص است. تامین مالی فعلی فیزیک انرژی بالا به امید یافتن چیزی واقعا جدید در مخزن می شود. اگر این اتفاق نمی افتد، تامین مالی کاهش خواهد یافت، و پول به اندازه کافی برای ساخت شتاب دهنده نسل جدیدی نیست، بدون اینکه این علم قادر به توسعه نخواهد بود. " بنابراین نظریه های فوق العاده ای که هنوز امیدوار هستند، امیدوار است، اما حکم تجربیات صبر نمی کند.