Standardowy model cząstek podstawowych dla początkujących. FAQ: Standardowy model modelu interakcji cząstek elementarnych

Nowoczesna idea fizyki cząstek jest zawarta w tzw. Standardowy model. . Standardowy model (cm) fizyki cząstek jest oparty na elektrodynamiki kwantowej, chromodynamiki kwantowej i modelu Quark-Partton.
Elektrodynamika kwantowa (CAD) - teoria o wysokiej precyzji - opisuje procesy występujące zgodnie z działaniem sił elektromagnetycznych, które są badane z wysokim stopniem dokładności.
Chromodynamika kwantowa (QCD) opisująca procesy silnych interakcji, jest zbudowany przez analogię z CAD, ale jest bardziej modelem półsypirycznym.
Model Quark-Partton łączy teoretyczne i eksperymentalne wyniki badań właściwości cząstek i ich interakcji.
Do tej pory odchylenia nie są wykrywane od standardowego modelu.
Główna zawartość standardowego modelu jest prezentowana w tabelach 1, 2, 3. składniki materii są trzy pokolenia podstawowych fermi (I, II, III), których właściwości są wymienione w tabeli. 1. Podstawowe bozony - nośniki interakcji (tabela 2), które można przesyłać za pomocą schematu Feynmana (rys. 1).

Tabela 1: Fermions - (Spin Semi-Free w jednostkach ћ) Konstytucje materii

Tabela 2: Bozonsy - nośniki interakcji (spin \u003d 0, 1, 2 ... w jednostkach ћ)

Tabela 3: Cechy porównawcze w zakresie podstawowych interakcji

Siła interakcji jest stosunkowo silna.

Figa. 1: Schemat Feynmana: A + B \u003d C + D, stała interakcji, Q 2 \u003d -T - 4-puls, który cząstka przenosi cząstkę w wyniku jednego z czterech rodzajów interakcji.

1.1 Podstawowe pozycje standardowego modelu

• Adrony składają się z kwarków i gluonów (partonów). Kwarki - Fermions z Spin 1/2 i Mass M 0; Kilki - bozony z wirowaniem 1 i masą M \u003d 0.
• Kwarki są klasyfikowane na dwóch znakach: aromat i kolor. Znane jest 6 smaków kwarków i 3 kolorów dla każdego kwarka.
• Aromat jest charakterystyką, która utrzymuje się w silnych interakcjach.
• Gluon składa się z dwóch kolorów - kolorów i antitutek, a wszystkie inne numery kwantowe są równe zero. Podczas emisyjnego kwarka Gluon zmienia kolor, ale nie zapach. Całkowite prace 8 gluonów.
• Procesy podstawowe w CCD są zbudowane przez analogię z CAD: Emisja hamowania Gluone Quark, narodziny par-anty-coachingowych gluonów. Proces narodzin gluonów z gluonami nie ma analogu w CAD.
• Statyczne pole Gluon nie ma tendencji do zera w nieskończoności, tj. Całkowita energia takiego pola jest nieskończona. Tak więc kwarki nie mogą wylecieć z hadronów, istnieje confinement.
• Siły przyciągania, które mają dwie niezwykłe właściwości, działają: a) wolność asymptotyczna na bardzo niskich dystansach i b) niewoli na podczerwień - uwięzienie, ze względu na fakt, że potencjalna energia interakcji V (R) coraz częściej rośnie z rosnącą odległością Między Kwarkami R, V (R) \u003d -α S / R + æR, α i æ - stałe.
• Interakcja Quark-Quark nie jest dodatkiem.
• Tylko kolorowe singletki mogą istnieć w formie wolnych cząstek:
  Singlet Meson, dla którego funkcja fal jest określona przez stosunek

i Baryon Singlet z funkcją falową

gdzie r jest czerwony, na - niebieski, g jest zielony.

• Istnieją kwarki aktualne i komponentowe, które mają różne masy.
• Przekroje przecinającego procesu A + B \u003d C + X z wymianą jednego gluon między kwarkami, częścią administratora, są zapisywane w formularzu:

ŝ \u003d x A X B S, \u003d x A T / X C.

Symbole A, B, C, D są wskazane przez kwarki i powiązane zmienne, symbole A, B, C - Hadron, ŝ ,,, - wartości związane z Kwarkami - funkcją dystrybucji kwarków i na komputerze A ( lub odpowiednio, - Kwarki B w River B) - Fragment Fragmentacja Firl C. C, D / DT jest elementarnym sekcji QQ Interaction.

1.2 Wyszukaj odchylenia ze standardowego modelu

Z istniejącymi energią przyspieszonych cząstek, wszystkie pozycje CHD są dobrze wykonane i tym więcej CED. W planowanych eksperymentach z wyższymi energią cząstek jednego z głównych zadań należy rozważyć wyszukiwanie odchyleń ze standardowego modelu.
Dalszy rozwój fizyki wysokiej energii wiąże się z rozwiązaniem następujących zadań:

1. Wyszukiwanie cząstek egzotycznych o strukturze innej niż przyjęte w modelu standardowym.
2. Wyszukaj oscylacje neutrinowe ν μ ↔ ν i powiązany problem masy neutrinowej (ν m ≠ 0).
3. Wyszukiwanie upadku protonu, którego żywotność jest szacowana przez wartość exploiting τ\u003e 10 33 lat.
4. Znalezienie struktury fundamentalnych cząstek (ciągi, stożki na odległościach d< 10 -16 см).
5. Wykrywanie materii hadronowej dekonfinmed (Quark Gluon Plasma).
6. Badanie naruszenia niezmienności CP podczas rozpadu neutralnych K-Mesonów, D-Meson i B-cząstek.
7. Badanie natury ciemnej materii.
8. Studiowanie składu próżni.
9. Higgs-Bosona Search.
10. Wyszukaj cząstki supersymetryczne.

1.3 nierozwiązane pytania standardowego modelu

Podstawową teorią fizyczną, standardowy model elektromagnetycznych, słabych i silnych interakcji cząstek elementarnych (kwarków i leptonów) jest ogólnie przyjętym osiągnięciem fizyki XX wieku. Wyjaśnia wszystkie znane eksperymentalne fakty w fizyce Microworld. Istnieje jednak wiele pytań, które w standardowym modelu nie ma odpowiedzi.

1. Charakter mechanizmu spontanicznego naruszenia zamknięcia elektrycznego niezmienności kalibracji jest nieznany.

• Wyjaśnienie istnienia mas w ±-i z 0-bozonów wymaga wprowadzenia do teorii dziedzin skalarnych z niezmiennikiem w stosunku do transformacji kalibracji przez główny stan -Vacuum.
• Konsekwencją tego jest pojawienie się nowej cząstki skalarnej - Bozon Higgs.

1. CM nie wyjaśnia charakter liczb kwantowych.

• Co to jest opłaty (elektryczne; Baryon; Lepton: LE, L μ, L τ: kolor: niebieski, czerwony, zielony) i dlaczego są one kwantyfikowane?
• Dlaczego istnieją 3 pokolenia fundamentalnych fermów (I, II, III)?

1. SM nie obejmuje ciężkości, stąd ścieżka do włączenia ciężkości w cm - nowa hipoteza o istnieniu dodatkowych pomiarów w przestrzeni Micromyr.
2. Nie ma wyjaśnienia, dlaczego podstawowa skala paska (M ~ 10 19 GEV) jest tak daleko od podstawowej skali interakcji elektrycznych (M ~ 10 2 2 GEV).

Obecnie nastąpił sposób na rozwiązanie tych problemów. Składa się w rozwoju nowego pomysłu struktury podstawowych cząstek. Zakłada się, że fundamentalne cząstki są obiektami, które nazywają się "ciągami". Właściwości łańcuchów są omawiane w szybko rozwijającym się modelu SuperstruN, który twierdzi, że w celu ustalenia związku między zjawiskami występującymi w fizyce cząstek elementarnych i astrofizyki. Takie łącze doprowadziło do sformułowania nowej dyscypliny - kosmologii cząstek elementarnych.

Jaka jest głupia nazwa najdokładniejszej teorii naukowej całej słynnej ludzkości. Ponad jedna czwarta Nagrody Nobla w fizyce ubiegłego wieku przyznano pracę, która bezpośrednio lub pośrednio związana ze standardowym modelem. Nazwę jej oczywiście wydaje się, że kilka stu rubli można kupić poprawę. Każdy fizyk teoretyczny wolałby "niesamowitą teorię prawie wszystkiego", która jest właściwie i jest.

Wiele osób pamięta podniecenia wśród naukowców iw mediach spowodowanych otwarciem Bozonu Higgsa w 2012 roku. Ale jego odkrycie nie zrobił niespodzianki i nie pojawił się znikąd - oznaczało to pięćdziesiąt rocznicę zwycięstw standardowego modelu. Obejmuje każdą fundamentalną siłę z wyjątkiem grawitacji. Każda próba obalenia go i demonstruje w laboratorium, że musi być całkowicie poddany recyklingowi - i było wiele takich - nie powiodło się.

Krótko mówiąc, standardowy model jest odpowiedzialny za to pytanie: co wszystko zostało zrobione i jak to wszystko trzymają?

Najmniejsze bloki budowlane

Fizyka kocham proste rzeczy. Chcą zmiażdżyć wszystko aż do samej istoty, znajdź najbardziej podstawowe bloki budowlane. Zrób to w obecności setek elementów chemicznych nie jest takie proste. Nasi przodkowie wierzyli, że wszystko składa się z pięciu elementów - ziemia, wody, ognia, powietrza i eteru. Pięć jest znacznie łatwiej niż sto osiemnaście. A także nieprawidłowe. Z pewnością wiesz, że świat wokół nas składa się z cząsteczek, a cząsteczki składają się z atomów. Chemik Dmitry Mendeleev odkrył w latach 60. XIX wieku i prezentował atomy w tabeli elementów, który jest obecnie badany w szkole. Ale te elementy chemiczne 118. Antymonia, arsen, aluminium, selen ... i 114 więcej.

W 1932 r. Naukowcy wiedzieli, że wszystkie te atomy składają się tylko z trzech cząstek - neutronów, protonów i elektronów. Neutrony i protony są ściśle związane ze sobą w rdzeniu. Elektrony, tysiące razy lżejsze od nich, koło wokół rdzenia z prędkością blisko światła. Płyta fizyki, Bor, Schrödinger, Heisenberg i inni prezentowali nową naukę - mechanikę kwantową - wyjaśnienie tego ruchu.

Byłoby to świetnie pobyt. Łącznie trzy cząstki. Jest jeszcze łatwiejszy niż pięć. Ale jak się trzymają razem? Negatywnie naładowane elektrony i pozytywnie naładowane protony są mocujące razem przez elektromagnetyzm. Ale protony są powalone w rdzeniu, a ich pozytywne opłaty powinny je zmieść. Nawet neutralne neutrony nie pomogą.

Co łączymy te protony i neutrony? "Boska interwencja"? Ale nawet boska istota zapewniłaby problemy dla każdego z 1080 protonów i neutronów we wszechświecie, trzymając ich wolę.

Rozszerzenie zoo cząstek

Tymczasem natura rozpaczliwie odmawia utrzymania tylko trzech cząstek w swoim zoo. Nawet cztery, ponieważ musimy wziąć pod uwagę foton, cząstkę światła opisaną przez Einsteina. Cztery zamieniły się do pięciu, gdy Anderson mierzyli elektrony z dodatnim ładunkiem - Positrons - które biją na ziemi z przestrzeni zewnętrznej. Pięć stało się sześć, gdy wykryto piwonię, trzymając jądro jako całość i przewidywanego Yukowa.

Następnie pojawił się MUON - 200 razy cięższy niż elektron, ale w pozostałej części swojego bliźniaka. To siedem. Nie takie proste.

Do lat 60. były setki "podstawowych" cząstek. Zamiast dobrze zorganizowanej tabeli okresowej, były tylko długie listy baryonów (ciężkie cząstki, takie jak protony i neutrony), mezony (jak piwonie Yukawa) i leptony (cząstki lekkie, takie jak elektron i nieuchwytne neutrino), bez żadnej organizacji i zasady urządzenia.

A standardowy model urodził się w tym śmieciach. Nie było wglądu. Archimeda nie wyskoczyła z łazienki z krzykiem "Eureki!". Nie, zamiast tego w połowie lat sześćdziesiątych, kilka inteligentnych ludzi przedstawił ważne założenia, które zmieniły ten bagno najpierw w prostej teorii, a następnie pięćdziesięciu lat weryfikacji eksperymentalnej i rozwoju teoretycznego.

Twaróg. Otrzymali sześć opcji, które nazywamy smakami. Jak w kolorach, nie tak smaczne pachnące. Zamiast róż, lilii i lawendy, mamy górną i niższą, dziwną i zaczarowaną, urocze i prawdziwe kwarki. W 1964 r. Gell-Mann i ColleGU uczyli nas mieszać trzy kwartale, aby uzyskać serię. Proton jest dwa górny i jeden niższy kwark; Neutron - dwa dolny i jeden górny. Weź jeden kwark i jeden antykwariański - zdobądź Mezona. Piwonia jest górny lub dolny kwark związany z górnym lub niższym antykwariatem. Cała substancja, z którą mamy do czynienia z górnymi i dolnymi kwarkami, antikonem i elektronami.

Prostota. Chociaż nie jest dość prostota, ponieważ nie jest łatwa do podłączenia kwarków. Dołączyli do siebie tak mocno, że nigdy nie znajdziesz kwarka ani antykwariowy wędrówki sam. Teoria tego związku i cząstek, które biorą udział w nim, a mianowicie gluonów, nazywany jest chromodynamiką kwantową. Jest to ważna część standardowego modelu, matematycznie skomplikowana, a nawet niezarejestrowana dla podstawowej matematyki. Fizycy robią wszystko, aby produkować obliczenia, ale czasami aparat matematyczny nie jest dobrze rozwinięty.

Innym aspektem standardowego modelu jest "model Lepton". Jest to nazwa najważniejszego artykułu w 1967 r., Napisana przez Stephena Weinberga, która zjednoczona mechanika kwantowa z najważniejszą wiedzą o tym, jak cząsteczki współdziałają i zorganizowały je w jedną teorię. Włączył elektromagnetyzm, związał go z "słabą siłą", która prowadzi do pewnych rozpadaczych radioaktywnych i wyjaśnił, że są to różne objawy tej samej siły. Model ten obejmował mechanizm HIGGS, który zapewnia masę fundamentalnych cząstek.

Od tego czasu model standardowy przewidział wyników eksperymentów dla wyników, w tym odkrycie kilku rodzajów kwarków i bozonów W- i Z - ciężkich cząstek, które w słabych interakcjach wykonują tę samą rolę co foton w elektromagnetyzmie. Prawdopodobieństwo, że Neutrino ma masę, został pominięty w latach 60. XX wieku, ale potwierdził standardowy model w latach 90. po kilku dekadach.

Wykrywanie Bozonu Higgsa w 2012 r., Które od dawna przewidziano standardowy model, a długo oczekiwany, nie, niemniej jednak niespodzianka. Ale to było kolejne ważne zwycięstwo standardowego modelu nad ciemnymi siłami, które regularnie czekają na fizykę cząstek na horyzoncie. Fizyka nie podoba się, że standardowy model nie odpowiada ich pomysłom na proste, są zaniepokojeni o jego matematycznej niespójności, a także szukać okazji, aby umożliwić grawitację do równania. Oczywiście wlano go do różnych teorii fizyki, które mogą być po standardowym modelu. Były więc teorie Wielkiego Stowarzyszenia, Supersymetry, Technocolor i Teorię String.

Niestety, teoria poza standardowym modelem nie znalazła udanych potwierdzeń eksperymentalnych i poważnych barów w standardowym modelu. Pięćdziesiąt lat później jest to standardowy model najbliższy statusowi teorii wszystkich. Niesamowita teoria prawie wszystkiego.

Obecnie standardowy model jest jedną z najważniejszych struktur teoretycznych w fizyce cząstek elementarnych opisujących elektromagnetycznych, słabych i silnych interakcji wszystkich cząstek elementarnych. Główne przepisy i składniki tej teorii opisują fizyk, odpowiedni członek Rosyjskiej Akademii Nauk Michaił Danilowa

1

Teraz oparte na danych eksperymentalnych, stworzono bardzo doskonałą teorię, która opisuje prawie wszystkie zjawiska, które obserwujemy. Ta teoria jest skromnie nazywana "standardowym modelem cząstek elementarnych". Ma trzy pokolenia Fermions: Kwarki, Leptony. To tak mówić, budowanie materiału. Z pierwszej generacji wszystko, co widzimy wokół nas, są zbudowane. Obejmuje on-kwarki U- i D-kwarków, neutrinę elektronową i elektronową. Protony i neutrony składają się odpowiednio z trzech kwarków: UUD i UDD. Ale istnieją dwie więcej pokoleń kwarków i leptonów, które do pewnego stopnia powtarzają pierwsze, ale cięższe i w końcu rozkładają się na cząstki pierwszej generacji. Wszystkie cząstki mają antiparticles z opłatami przeciwnymi.

2

Standardowy model obejmuje trzy interakcje. Interakcja elektromagnetyczna utrzymuje elektrony w atomie i atomach wewnątrz cząsteczek. Przewoźnik interakcji elektromagnetycznych jest foton. Silna interakcja posiada protony i neutrony wewnątrz jądra atomowego, a kwarki w protonach, neutronów i innych hadronach (tak L. B. Oktron oferowany do wywołania cząstek zaangażowanych w silną interakcję). W silnej interakcji, kwarków i wybudowanych kamerach, a także przewoźników samej interakcji - Gluons (z kleju angielskiego - gluonów). Hadrony składają się z trzech kwarków, jako proton i neutron, lub z kwarka i antykawek, jak powiedzmy, π ± Meson składający się z kwarków U-D-D. Słabsza interakcja prowadzi do rzadkich rozpadacze, takich jak próchnicę neutronów na proton, elektron i elektronowy antineutrino. Nośnikami słabej interakcji to bozony W- i Z. Kwarki i leptony biorą udział w słabej interakcji, ale jest bardzo mały w naszych energiach. Jest to jednak wyjaśnione po prostu dużą masę bozonów W- i Z, które są dwoma rzędami trudniejszych protonów. W energię, więcej niż masa bozonów W-i Z, moc elektromagnetyczna i słaba interakcji staje się porównywalna i są łączone w pojedynczą interakcję Elektrywy. Zakłada się, że z dużą ilością b oenergie skóry i silna interakcja zjednoczą się z resztą. Oprócz interakcji elektrycznych i silnych istnieje jeszcze interakcja grawitacyjna, która nie jest zawarta w standardowym modelu.

W, Z-bozony

g - Gluions.

H0 - Boson Higgs.

3

Standardowy model można formułować tylko dla masowych cząstek fundamentalnych, tj. Kwarki, Leptony, W- i Z-Bozony. Aby je na zakupie masy, zazwyczaj wprowadzono pole Higgs, nazwane przez jednego z naukowców, którzy zaproponowali ten mechanizm. W tym przypadku w standardowym modelu musi istnieć kolejna fundamentalna cząstka - boson Higgs. Wyszukiwanie tej ostatniej cegły w szczupłym budynku standardowego modelu jest aktywnie prowadzony na największym kolbiculu na świecie - Wielki Collow Collower (Tank). Uzyskane już wskazówki dotyczące istnienia bozonu Higgs o masie około 133 masowego protonu. Jednak wiarygodność statystyczna tych instrukcji jest nadal niewystarczająca. Oczekuje się, że do końca 2012 r. Sytuacja stanie się wyraźniejsza.

4

Standardowy model doskonale opisuje prawie wszystkie eksperymenty na temat fizyki cząstek elementarnych, chociaż wyszukiwanie zjawisk pozostawiających poza klatkami jest trwałe. Ostatnia wskazówka wiązki belki fizyki została odkryta w 2011 roku w eksperymencie LHCB na zbiorniku niespodziewanie dużych różnic w właściwościach tzw. Umieszczonych Mezonów i ich anty-Patse. Jednak najwyraźniej nawet taka wielka różnica może być wyjaśniona w ramach Z drugiej strony, w 2011 r. Innym, przejął kilka dziesięcioleci, potwierdzenie CM, przewidywanie istnienia egzotycznych hadronów. Fizyka z Instytutu Fizyki Teoretycznej i Eksperymentalnej (Moskwa) i Instytutu Fizyki Jądrowej (Nowosybirska) w ramach eksperymentu międzynarodowego Belle znalazła Hadrony składające się z dwóch kwarków i dwóch antykwardów. Najprawdopodobniej są to cząsteczki muzonów, przewidziane przez teoretykę ITEF M. B. Voloshin i L. B. Okube.

5

Pomimo wszystkich sukcesów standardowego modelu ma wiele wad. Liczba bezpłatnych parametrów teorii przekracza 20 i całkowicie niejasny, gdzie powstaje ich hierarchia. Dlaczego masa T-Quark 100 tysięcy razy więcej Msza U-Quark? Dlaczego stałe połączenia T- i D-Kwarks, po raz pierwszy mierzone w międzynarodowym eksperymencie Argusu w aktywnym uczestnictwie fizyksów imiennych, 40 razy mniej niż stała połączenia C- i D-Kwarków? W przypadku tych problemów zobacz CM nie powoduje odpowiedzi. Wreszcie, dlaczego potrzebujesz 3 pokoleń kwarków i leptonów? Japoński teoretycy M. Kobayashi i T. Maskawa w 1973 r. Wykazali, że istnienie kwarków 3-pokolenia umożliwia wyjaśnienie różnicy w zakresie właściwości materii i antymaterii. Hipoteza M.Kobayashi i T. Maskawa została złożona w eksperymentach Belle i Babar z aktywnym udziałem fizyków z ITAF i ITEF. W 2008 r. M. Kobayashi i T. Maskawa zostały przyznane za teorię nagrody Nobla

6

Standardowy model ma bardziej fundamentalne problemy. Teraz wiemy, że patrz nie jest kompletny. Z badań astrofizycznych wiadomo, że istnieje sprawa, która nie znajduje się w widoku. To tak zwana ciemna materia. Jest to około 5 razy więcej niż zwykłą materię, z której jesteśmy. Być może główną wadą standardowego modelu jest brak wewnętrznej spójności samowystarczalności. Na przykład, masa naturalna Bozonu Higgsa wynikająca z CM ze względu na wymianę wirtualnych cząstek, dla wielu rzędów wielkości przekracza masę wymaganą do wyjaśnienia obserwowanych zjawisk. Jednym z wyjść, najpopularniejszych w tej chwili jest hipoteza Supersymetrii - założeniem, że istnieje symetria między Fermions a Bozonami. Po raz pierwszy ten pomysł został wyrażony w 1971 roku. Yu. A. Golfand i E. P. Lichtman w Fiana, a teraz cieszy się ogromną popularnością.

7

Istnienie cząstek supersymetrycznych nie tylko pozwala stabilizować zachowanie CM, ale daje również bardzo naturalnym kandydata do roli ciemnej materii - najłatwiejszą cząstkę supersymetryczną. Chociaż w tej chwili nie ma niezawodnych potwierdzeń eksperymentalnych tej teorii, jest tak piękna i tak elegancka pozwala rozwiązać problemy standardowego modelu, w którym wielu ludzi w nim wierzy. Zbiornik aktywnie poszukuje cząstek supersymetrycznych i innych alternatyw. Na przykład jest wyszukiwany w celu uzyskania dodatkowych pomiarów przestrzeni. Jeśli istnieją, można rozwiązać wiele problemów. Być może grawitacja staje się silna w stosunkowo dużych odległościach, która będzie również dużą niespodzianką. Inne, alternatywne modele Higgs, możliwe są masowe mechanizmy cząstek fundamentalnych. Szukaj efektów poza standardowym modelem odbywa się bardzo aktywnie, ale tak daleko bezskutecznie. Wiele powinno być wyczyszczone w nadchodzących latach.

"Zapytamy, dlaczego grupa utalentowanych i poświęconych ich dziełowi ludzi jest gotowa poświęcić życie do dążenia do takich drobnych przedmiotów, które nie widzą? W rzeczywistości, ludzka ciekawość i pragnienie, aby dowiedzieć się, jak świat, w którym mieszkamy, są ułożone w klasie fizyków cząstek elementarnych.

Jeśli nadal boisz się frazy Mechanika Quantum i nadal nie wiem, co jest standardowym modelem - Witamy w kodzie. W mojej publikacji spróbuję jako proste i wyraźnie wyjaśnić podstawy świata kwantowego, a także fizyki cząstek elementarnych. Spróbujemy dowiedzieć się, jakie są główne różnice fermów i bozonów, dlaczego kwarki mają takie dziwne imiona i wreszcie, dlaczego wszyscy chcieli znaleźć Bozon Higgs.

Z czego składamy?

Cóż, nasza podróż do mikrośrodku, zaczniemy od wału: jakie są przedmioty wokół nas? Nasz świat, taki jak dom, składa się z różnych małych cegieł, które w specjalnym sposobie łączenia się, stwórz coś nowego, nie tylko w wyglądzie, ale także w ich właściwościach. W rzeczywistości, jeśli wyglądasz blisko nich, można znaleźć, że różne rodzaje bloków nie są tak wiele, za każdym razem, gdy łączą się ze sobą na różne sposoby, tworząc nowe formy i zjawiska. Każdy blok jest niepodzielną cząstką elementarną, która zostanie omówiona w mojej historii.

Na przykład, przyjmuj pewną substancję, niech z nami będzie drugi element okresowego systemu MendeleEV, obojętny gaz, hel. Podobnie jak pozostałe substancje we wszechświecie, hel składa się z cząsteczek, które z kolei jest utworzone przez wiązania między atomami. Ale w tym przypadku, dla nas hel jest trochę wyjątkowy, ponieważ składa się z tylko jednego atomu.

Jaki jest atom?

Z kolei helu składa się z dwóch neutronów i dwóch protonów stanowiących jądro atomowe, wokół których obracają się dwie elektrony. Najciekawszą rzeczą jest to, że jest to absolutnie niepodzielne tutaj elektron.

Ciekawy moment świata kwantowego

Niż mniej masa cząstki podstawowej, jeszcze Odbywa się. Z tego powodu elektrony jedenaście niż 2000 razy, proton zajmuje znacznie więcej przestrzeni w porównaniu z rdzeniem Atom.

Neutrony i protony należą do tak zwanej grupy herlony (cząstki wystawione na działanie silnej interakcji), a jeśli dokładniejsze, barionov..

Hadrony można podzielić na grupy

• Barionov, który składa się z trzech kwarków
• Mezony składają się z pary: cząstek antiparticle

Neutron, jak jasne jego nazwisko, jest neutralnie naładowany i można go podzielić na dwa dolne kwarty i jeden górny kwark. Proton, pozytywnie naładowana cząstka, jest podzielona na jeden dolny kwark i dwa górne kwarty.

Tak, tak, nie żartuję, są naprawdę nazywane górną i niżej. Wydaje się, że jeśli otworzyliśmy górny i dolny kwark, a nawet elektron, możemy być w stanie opisać z nimi cały wszechświat. Ale to stwierdzenie byłoby bardzo daleko od prawdy.

Głównym problemem - Cząstki muszą w jakiś sposób współdziałać ze sobą. Jeśli świat składał się wyłącznie z tej trójcy (neutron, proton i elektron), cząstki po prostu przeleciały wzdłuż niekończących się przestrzeni przestrzeni i nigdy nie mieliby większych formacji, takich jak Hadrony.

Fermery i bozony

Przez długi czas naukowcy wymyślili wygodną i zwięzłą formę reprezentacji cząstek elementarnych, zwany standardowym modelem. Okazuje się, że wszystkie cząstki podstawowe są podzielone na fermions., z czego cała sprawa jest i bozonyktóry przenosi różne rodzaje interakcji między Fermions.

Różnica między tymi grupami jest bardzo wizualna. Faktem jest, że Fermions dla przetrwania zgodnie z prawem świata kwantowego wymagają pewnej przestrzeni, podczas gdy ich koledzy - bozony mogą być cicho bilionem, aby żyć na siebie.

Fermions.

Grupa Fermionowa, jak już powiedział, tworzy widoczną sprawę wokół nas. Cokolwiek my i gdzie nie widzieliśmy, stworzone przez Fermions. Fermions są podzielone przez twaróg, dobrze interakcja i zablokowana w bardziej złożonych cząstkach takich jak hadrony, a leptons.który istnieje swobodnie w przestrzeni niezależnie od ich faceta.

twaróg Są podzielone na dwie grupy.

• Typ górny. Przez kwarty górnego typu, z ładowaniem +23, należy: górne, zaczarowane i prawdziwe kwarki
• Typ dolny. Przez kwarki typu dolnego, za pomocą ładowania -13 należą: dno, dziwne i urocze kwarki

Prawda i urocza są największe kwarki, a górna i niższa - najbardziej mała. Dlaczego kwarki dały takie niezwykłe imiona i mówiąc bardziej poprawnie, "smaki", jak dotąd dla naukowców przedmiotem sporów.

Leptons. Podzielony również na dwie grupy.

• Pierwsza grupa, z ładunkiem "-1", należy do niego: elektron, muon (bardziej silna cząstka) i cząstka Tau (najbardziej masywna)
• Druga grupa, z neutralną opłaty, zawiera: elektroniczny neutrino, MUON Neutrino i Tau-Neutrino

Neutrinos - istnieje mała cząstka substancji, która jest prawie niemożliwa do wyjazdu. Jego ładunek jest zawsze równy 0.

Powstaje pytanie, nie znajdzie fizyków kilku więcej pokoleń cząstek, które będą jeszcze bardziej masywne w porównaniu z poprzednimi. Trudno to odpowiedzieć, ale teoretycy uważają, że pokolenia leptonów i kwarków są wyczerpane przez trzy.

Nie znalazaj żadnego podobieństwa? A kwarty i Leptony są podzielone na dwie grupy, które różnią się od siebie za pomocą opłat za jednostkę? Ale o tym później ...

Bozony

Bez nich Fermions przelatują przez wszechświat o solidnym strumieniu. Ale wymiana bozonów, Fermions informują o każdym rodzaju interakcji. Sami bozonami nie współdziałają ze sobą.

Interakcja przekazywana przez bozonów to:

• Elektromagnetyczny, Cząstki - fotony. Z tymi masowymi cząstkami światła jest przesyłane.
• Silny jądrowy, Cząstki - Gluons. Wraz z ich pomocą kwark z jądra atomu nie rozpada się do oddzielnych cząstek.
• Słaba jądrowa, Cząstki - W i Z Bozony. Wraz z ich pomocą Fermions są odbijane przez wagę, energię i mogą się zwracać w siebie.
• Grawitacyjny , cząstki - gravitons.. Niezwykle słaby w skali siły mikrofalowej. Staje się widoczny tylko na korpusach supermasive.

Rezerwacja na interakcję grawitacyjną.
Istnienie grawitów jest eksperymentalnie potwierdzone. Istnieją tylko w formie wersji teoretycznej. W modelu standardowym w większości przypadków nie są uwzględnione.

To wszystko, zebrany jest standardowy model.

Problemy właśnie się zaczęły

Pomimo bardzo pięknej reprezentacji cząstek w schemacie, pozostały dwa pytania. Z miejsca, w którym cząstki biorą masę i co jest bozon Higgsaktóry wyróżnia się od innych bozonów.

Aby zrozumieć pomysł użycia Bozonu Higgs, musimy odnieść się do teorii pola kwantowego. W prostym języku można argumentować, że cały świat, cały wszechświat, składa się z najmniejszych cząstek i z różnych dziedzin: Gluon, kwark, elektroniczny, elektromagnetyczny itp We wszystkich tych dziedzinach stale pojawiają się niewielkie oscylacje. Ale postrzegamy najsilniejszy z nich jako podstawowe cząstki. Tak, a ta teza jest dość kontrowersyjna. Z punktu widzenia dualizmu korpusłowo-falowego, ten sam obiekt mikromirów w różnych sytuacjach zachowuje się jak fala, jako cząstkę elementarną, zależy to tylko od tego, w jaki sposób fizyka obserwująca proces jest wygodniejsza do symulacji sytuacji.

Pole Higgs.

Okazuje się, że istnieje tak zwane pole Higgs, średnia wartość, której nie chce dążyć do zera. W rezultacie, to pole próbuje wziąć pewną stałą wartość niezerową w całym wszechświecie. Pole jest wszechobecnym i stałym tłem, w wyniku silnych oscylacji, których pojawia się Higgs Boson.
I dokładnie dzięki polu Higgs cząstki są wyposażone w masę.
Masa cząstki podstawowej zależy od tego, ile współdziała z polem Higgs, Ciągle trzepotanie w niej.
Dokładnie z powodu Bozonu Higgsa, a raczej z powodu swojej dziedziny, standardowy model ma tak wiele podobnych grup cząstek. Pole Higgs zmusił wiele cząstek dodatkowych, takich jak neutrino.

Wyniki

To, co powiedziałeś mi, jest najbardziej powierzchowną koncepcją natury standardowego modelu i o tym, dlaczego potrzebujemy bozonu Higgs. Niektórzy naukowcy nadal w głębi duszy mieli nadzieję, że cząstka znaleziona w 2012 r. I podobna do Bozonów Higgs w zbiorniku była po prostu błędem statystycznym. W końcu pole Higgs narusza wiele pięknych symetrii natury, wprowadzając obliczenia fizyks bardziej mylące.
Niektórzy uważają nawet, że standardowy model żyje ostatnich lat z powodu jego niedoskonałości. Ale jest to eksperymentalnie udowodnione, a standardowy model cząstek elementarnych pozostaje aktywnym modelem geniuszu myśli ludzkiej.

Standardowy model cząstek elementarnych jest uważany za największy osiągnięcie fizyki drugiej połowy XX wieku. Ale co leży poza tym?

Standardowy model (cm) cząstek elementarnych opartych na symetrii kalibracyjnej jest wspaniałym tworzeniem Murray Gell-Manna, Sheldon Glaskow, Stephen Weinberg, Abdus Salama i całego Piątku Genirant Science. Patrz doskonale opisuje interakcje między kwarkami a leptonami na odległości około 10-17 m (1% średnicy protonowej), którą można zbadać w nowoczesnych akceleratorze. Jednak zaczyna się złotać na odległości 10-18 m, a jeszcze bardziej nie zapewnia postępu w kierunku pożądanej skali podrzędnej w 10-35 m.

Uważa się, że jest tam, że wszystkie fundamentalne interakcje łączą się w jedności kwantowej. Zmiana, zobacz więcej kompletnej teorii, która najprawdopodobniej nie stała się ostatnim i ostatecznym. Naukowcy próbują znaleźć zastąpienie standardowego modelu. Wielu uważa, że \u200b\u200bnowa teoria zostanie zbudowana przez rozszerzenie listy symetrii, które tworzą fundament patrz. Jednym z najbardziej obiecujących podejść do rozwiązywania tego zadania zostało złożone nie tylko poza związkiem z problemami CM, ale nawet przed jego utworzeniem.

Cząsteczki podlegające statystykom Fermi Dirac (Fermions z pół-heerem) i Bose Einstein (bozony z całym spin). W energię dobrze wszystkie bozony mogą zajmować ten sam niższy poziom energii, tworząc bose kondensatu Einstein. Fermions podlegają zasadzie zakazu Pauli, a zatem dwie cząstki o tej samej liczbie kwantowej (w szczególności, jednokierunkowe spiny) nie mogą zajmować jednego i tego samego poziomu energii.

Wymieszać przeciwieństwa.

Pod koniec lat sześćdziesiątych, starszy badacz, jury Gold Golfand, starszy badacz, oferowała studenta Graduate Evgeny Lichtman podsumowując aparat matematyczny używany do opisywania symetrii czterwymiarowej przestrzeni przestrzeni specjalnej teorii względności (przestrzeń Minkowski).

Likhtman stwierdził, że te symetrie można łączyć z wewnętrznymi symetriaami pól kwantowych z spinami nie zerowymi. W tym samym czasie, rodziny (multiplety) powstają, łącząc cząstki o tej samej masie, posiadającym całym i pół-heer (inaczej, bozony i fermery). Było to zarówno nowe, jak i niezrozumiałe, ponieważ te i inni przestrzega różnych typów statystyk kwantowych. Bozony mogą gromadzić się w takim samym stanie, a Fermions podążają za zasadą Pauli, ściśle zabraniające nawet związki z tego rodzaju. Dlatego pojawienie się wielokrotnych boson-fermion wyglądało jak matematyczny egzotyczny, który nie jest związany z prawdziwą fizyką. Więc był postrzegany w Fianie. Później, w jego "wspomnieniach" Andrei Sakharow zwaną zjednoczeniem bozonów i fermions świetny pomysł, ale w tym czasie nie wydawał się dla niego interesujący.

Poza normą

Gdzie są granice cm? "Standardowy model jest zgodny z prawie wszystkimi danymi uzyskanymi przy przyspiesznikach o wysokiej energii. - wyjaśnia wiodący badacz w Instytucie Badań Jądrowych RAS Sergei Troitsky. - Jednak w ramach wyniki eksperymentów nie są w pełni ułożone, wskazując na obecność masy w dwóch rodzajach neutrinów, a może, że wszystkie trzy. Fakt ten oznacza, że \u200b\u200bCM potrzebuje rozszerzanie, i w którym nikt tak naprawdę nie wie. Astrofizyczne dane wskazują na niekompletność. Ciemna materia i stanowi bardziej piątą część masy wszechświata, składa się z ciężkich cząstek, które nie pasują do patrzenia. Nawiasem mówiąc, ta sprawa byłaby bardziej dokładna, aby nazwać ciemnością, ale przezroczyste, ponieważ nie tylko nie tylko nie promieniuje światła, ale nie wchłania go. Ponadto CM nie wyjaśnia niemal pełnej braku antymaterii w obserwowanym wszechświecie. "
Istnieją również zastrzeżenia porządku estetycznego. Jako Sergey Troitsky Notes, CM ułożone dość brzydkie. Zawiera 19 parametrów numerycznych, które są określane przez eksperyment i, z punktu widzenia zdrowego rozsądku, biorąc bardzo egzotyczne wartości. Na przykład, środkowe pole próżniowe Higgs, które ponosi odpowiedzialność za masę cząstek elementarnych, wynosi 240 GeV. Nie jest jasne, dlaczego ten parametr ma 1017 razy więcej niż parametr określający interakcję grawitacyjną. Chciałbym mieć bardziej kompletną teorię, która zapewni możliwość określenia tego stosunku z niektórych ogólnych zasad.
SM nie wyjaśnia ogromnej różnicy między masami najłatwiejszych kwarków, z których składa się protony i neutrony, a masa górnego kwarku przekraczająca 170 GEV (we wszystkich innych nie różni się od U-Quark, który jest prawie 10 tysiąc razy łatwiejsze). Gdzie to wydaje się takie same cząstki z takimi różnymi masami, podczas gdy nie jest jasne.

Likhtman w 1971 r. Bronił swoją pracę, a potem poszedł do wina i prawie porzucony teorfizus. Golfand został zwolniony z Fiana, aby zmniejszyć państwa, a nie mógł znaleźć pracy przez długi czas. Jednak pracownicy ukraińskiego instytutu fizyko-technicznego Dmitry Volkova i Vladimir Akulow otworzył symetrię między bozonami a fermalami, a nawet wykorzystano go do opisania neutrinów. Prawda, bez laurów mięśni, ani Charków, nie znalazła tego. Tylko w 1989 roku Golfand i Lichtman otrzymali nagrodę Akademii ZSRR na temat fizyki teoretycznej o nazwie Tamma. W 2009 roku Vladimir Akulov (obecnie uczy fizyki w Technical College of New York City University) i Dmitry Volkov (pośmiertnie) otrzymał Nagrodę Narodową Ukrainy na badania naukowe.

Podstawowe cząstki standardowego modelu są podzielone na bozony i fermery według rodzaju statystyk. Composite cząstki - Hadrony - mogą przestrzegać statystyk Bose-Einstein (takich krewnych są mezony - krowy, piwonie) lub statystyki Diracowe Feri (BARIONE - protony, neutrony).

Narodziny supersymetrii

Na zachodzie mieszaniny Bozonów i Fermionów po raz pierwszy pojawiły się w teorii wschodzących, reprezentujących elementy podstawowe nie punkty, ale przez wibracje jednowymiarowych strun kwantowych.

W 1971 r. Wbudowano model, w którym każde wibracja typu bosonu połączono z parą wibracji Fermion. Prawda, model ten nie pracował w czterolatoryjnej przestrzeni Minkowskiego, ale w dwuwymiarowym czasie teorii strunowych. Jednakże, już w 1973 r., Austriacki Julius Vesz i Włoski Bruno's Zumino zgłosił się do CERN (a rok później opublikował artykuł) o czterominalnym modelu suymmetrycznym z jednym bosonem i jedną fermioną. Nie twierdziła, że \u200b\u200bcząstki podstawowe, ale wykazały możliwości supersymetrii na przykładzie wizualnym i niezwykle fizycznym. Wkrótce tego samego naukowcy udowodnili, że symetria wykryta przez nich jest rozszerzoną wersją symetrii golfy i Lichtmana. Okazało się, że przez trzy lata supersymetria w przestrzeni Minkowskiego niezależnie od siebie nawzajem otworzyła trzy pary fizyków.

Wyniki Vesse i Zumino pchnęły rozwój teorii z mieszaninami boson-fermion. Ponieważ teorie te wiążą symetrie kalibracyjne z symetrii czasu przestrzeni, nazywano one superkalibrację, a następnie supersymetryczne. Przewidują istnienie zestawu cząstek, z których żaden nie jest jeszcze otwarty. Więc supersymetria prawdziwego świata jest nadal hipotetyczna. Ale nawet jeśli istnieje, nie może być surowy, w przeciwnym razie elektrony naliczałyby racje bosonowe dokładnie taką samą masą, którą można łatwo znaleźć. Pozostaje założyć, że partnerzy supersymetryczni znanych cząstek są niezwykle masywne, a to jest możliwe tylko wtedy, gdy supersymetria jest naruszona.

Ideologia Supersymetryczna weszła w życie w połowie lat siedemdziesiątych, gdy standardowy model już istniał. Oczywiście fizycy zaczęli budować swoje rozszerzenia nadporozumień, innymi słowy, wprowadzając symetrię między bozonami a fermalami. Pierwsza realistyczna wersja Supersymetrycznego CM, zwana minimum (minimalny model standardowy Supersymetryczny, MSSM), został zaproponowany przez Howard Georgie i Savas Dimoopoulos w 1981 roku. W rzeczywistości jest to ten sam standardowy model ze wszystkimi jego symetriach, ale partner dodał do każdej cząstki, której wiruje różni się od pleców do ½, - Bozonu do Fermion i Fermion do Bozonu.

Dlatego też wszystkie interakcje cm pozostają na miejscu, ale są wzbogacone o interakcje nowych cząstek ze starym i siebie nawzajem. Później było bardziej złożone wersje supersymetryczne do zobaczenia. Wszystkie porównują już znane cząstki tych samych partnerów, ale na różne sposoby wyjaśniają naruszenia Supersymetrii.

Cząstki i superchastów.

Nazwy zwolenników Fermion są zbudowane przy użyciu Celectron Celectron, Chumong. Bozony Superranters zostają zajęte przez koniec "IO": Foton - Fotinos, Gluon - Gluin, Z-Boson - Zino, W-Boson - wino, Boson Higgs - Higgsino.

Spin odpaintera dowolnej cząstki (z wyjątkiem bozonu Higgs) jest zawsze ½ mniej niż jego własny spin. W związku z tym partnerzy elektronów, kwarków i innych fermów (jak również naturalnie, a ich antiretretles) mają zero spin, a partnerzy fotonów i wektorowych bozonów z pojedynczą wstecz - połowa. Wynika to z faktu, że liczba stanów cząstek jest większa, tym bardziej jego spin. Dlatego zastąpienie odejmowania do dodawania doprowadziłoby do pojawienia się nadmiaru superpartezy.

Lewa jest standardowym modelem (cm) cząstek elementarnych: Fermions (Kwarki, Leptony) i bozonów (przewoźnik interakcji). Po prawej stronie - ich superpartezy w minimalnym modelu standardy Supersymetryczny, MSSM: Bozony (wycieraczki, Sandtones) i Fermions (Interaction Interaction Porter). Pięć bozonów Higgs (w schemacie są oznaczone jednym niebieskim symbolem) również ma swoje superpart marzyciel - pięć najlepszych Higgsino.

Weź na przykład elektron. Może być w dwóch stanach - w jednym spinu skierowany jest równolegle do impulsu, w drugiej - zapalniknie. Z punktu widzenia zobacz te różne cząstki, ponieważ nie są one one równie zaangażowane w słabe interakcje. Cząstka z jednym spinem i niezerową masą może być w trzech różnych stanach (jak mówią fizycy, ma trzy stopnie swobody), a zatem nie nadaje się do partnerów elektronów. Jedynym wyjściem zostanie przypisany każdemu ze stanów elektronów jeden przez jednego odparzenia z zerowym spin i rozważyć te selektory z różnymi cząstkami.

Superparter Bozonsy standardowe modele pojawiają się do kilku przebiegów. Ponieważ masa fotonu wynosi zero, to nie ma trzech, ale dwa stopnie wolności. W związku z tym jest porównywany z nim bez problemów, odparzenie z pół wirukiem, który podobnie jak elektron, ma dwa stopnie swobody. W tym samym schemacie Gluino występuje. Z Higgami sytuacja jest bardziej skomplikowana. W MSSM są dwa podwójne bozony Higgsa, które odpowiadają czterech superpartnernernerów - dwa neutralne i dwa inaczej naładowane Higgsino. Neutralne są mieszane na różne sposoby z Fotinosami i zino i tworzą cztery zaobserwowane fizycznie cząstki o ogólnej nazwie neutralino. Podobne miks z dziwnymi na rosyjskie ucho o nazwie Chardzhino (w języku angielskim - Charginino) tworzą nadgarstek pozytywnych i ujemnych bozonów i par naładowanych higgles.

Sytuacja z superpartinami Neutrino ma swoje specyfikacje. Jeśli ta cząstka nie miała masy, jego spin zawsze byłby skierowany przeciwny do impulsu. W związku z tym można oczekiwać neutrinów masowej masy, aby mieć jednego partnera skalarnego. Jednak prawdziwe neutriny nadal nie są bezużyteczne. Możliwe, że istnieją również neutriny z równoległymi impulsami i spinami, ale są bardzo trudne i jeszcze nie znaleziono. Jeśli tak jest, każda różnorodność neutrinów odpowiada swoim superpartnymowi.

Jak mówi profesor fizyki Uniwersytetu Michiganu Gordona Kane, najbardziej uniwersalny mechanizm zaburzeń supersymetrii jest związany z.

Jednakże wielkość jej wkładu w masę superchastów nie jest jeszcze wyjaśniona, ale oceny teoretyków są sprzeczne. Ponadto jest mało prawdopodobne, aby był jedynym. Zatem, minimalny model standardowy Supersymetryczny, NMSSM, wprowadza jeszcze dwa bozony Higgs, które przyczyniają się do masy superchastów (a także zwiększa liczbę neutralińskiej od czterech do pięciu). Taka sytuacja, Uwagi Kane, ostro mnożą liczbę parametrów ułożonych w teorie Supersymetrycznych.

Nawet minimalna ekspansja standardowego modelu wymaga około stu dodatkowych parametrów. Nie jest to zaskoczony, ponieważ wszystkie te teorie są wprowadzane wiele nowych cząstek. Ponieważ pojawiają się bardziej kompletne i uzgodnione modele, liczba parametrów powinna się zmniejszać. Gdy tylko detektory dużych superchastów Colluder Hadron, nowe modele nie będą się czekając.

Hierarchia cząstek

Teorie Supersymetryczne umożliwiają wyeliminowanie wielu słabych miejsc standardowego modelu. Profesor Kane oznacza zagadkę związaną z Higgs Boson, który nazywa się problem hierarchii.

Ta cząstka nabywa masę w trakcie interakcji z Leptonem i Kwarkami (tak jak same nabywają masy podczas interakcji z polem Higgs). W CM Depozyty z tych cząstek są reprezentowane przez rozbieżne wiersze z nieskończonymi kwamiami. Prawda, wkład Bozonsu i Fermions mają różne znaki, a zasadniczo może prawie się spłacić. Jednak taka spłata powinna być praktycznie idealna, ponieważ masa Higgsa, jak już wiadomo, tylko 125 GEV jest równy. Nie jest to niemożliwe, ale niezwykle mało prawdopodobne.

W przypadku teorii Supersymetrycznych nie ma nic strasznego. Dzięki dokładnej supersymetrii, składki cząstek konwencjonalnych i ich superparty muszą całkowicie zrekompensować. Ponieważ supersymetria jest zepsuta, rekompensata okazuje się niekompletna, a Higgs Bozon nabywa końcową, a co najważniejszą obliczoną masę. Jeśli masy Superpartnera nie są zbyt wysokie, należy go zmierzyć przez jedną lub dwieście GEV, co odpowiada rzeczywistości. Jak podkreśla kane, fizycy stali się poważni o supersymetrii precyzyjnie, gdy pokazano, że rozwiązuje problem hierarchii.

Nie ma na to możliwości supersymetrii. Z CM oznacza, że \u200b\u200bw regionie bardzo wysokich energii, ciężkich, słabych i elektromagnetycznych interakcji, chociaż mają o tej samej siły, ale nigdy nie łączą się. W modelach Supersymetrycznych w Energies około 1016 GEV, taki związek ma miejsce i wygląda znacznie naturalnie. Modele te oferują również rozwiązanie problemu ciemnej materii. Superchastów podczas rozpadacza generują zarówno superchastów, jak i zwykłych cząstek - naturalnie, mniejsza masa. Jednak, supersymetria, w przeciwieństwie do CM, pozwala na szybki rozkład protonu, który na naszym szczęściu tak naprawdę nie wydarzy się.

Proton, a z nim, a cały świat wokół nas może zaoszczędzić, sugerując, że w procesach z udziałem superchastów zachowuje się kwantową liczbę r-parzystości, która jest równa jednej dla konwencjonalnych cząstek, a dla Superpart Merterers - minus jeden . W tym przypadku najłatwiejszy superchast powinien być w pełni stabilny (i neutralny elektrycznie). Nie można wypełnić superchastami z definicji, a zachowanie r-parzystości zabrania go rozkładowi na cząstki. Ciemna materia może składać się z dokładnie z takich cząstek, które pojawiły się bezpośrednio po dużej eksplozji i unikaniu wzajemnego unicestwiania.

Czekam na eksperymenty

"Krótko przed otwarciem Bozonu Higgsa na podstawie M-teorii (najbardziej zaawansowana wersja teorii ciągu), jego masa została przewidywana z błędem tylko dwóch procent! - mówi profesor Kane. - Obliczono również masy selektorów, sierot i DVAR, które były zbyt duże dla nowoczesnych akceleratorów - około kilkudziesięciu tev. Superrantery foton, gluony i inne bozony kalibracyjne są znacznie łatwiejsze, a zatem istnieją szanse na znalezienie ich na zbiorniku. "

Oczywiście, poprawność tych obliczeń nie jest gwarantowana: teoria M-to delikatna sprawa. A jednak jest możliwe wykrywanie utworów superchastów na akceleratorach? "Masywne superchast powinny rozpadnąć się natychmiast po urodzeniu. Te decyzyjne pojawiają się na tle rozpada się konwencjonalnych cząstek, i jednoznacznie przydzielić ich bardzo trudne, "wyjaśnia główny urzędnik naukowy w laboratorium fizyki teoretycznej Jinr w Dubna Dmitri Cosacks. - Byłoby idealne, gdyby Super Wearmmen wykazali sobie wyjątkowy sposób, co niemożliwe jest mylić niczego innego, ale teoria nie przewiduje.

Konieczne jest analizę wielu różnych procesów i poszukiwania tych, które nie są w pełni wyjaśnione standardowym modelem. Te wyszukiwania nie zostały jeszcze ukoronowane sukcesem, ale mamy już ograniczenia na mas superparty. Te z nich, którzy uczestniczą w silnych interakcjach, powinni ciągnąć co najmniej 1 tev, podczas gdy masy innych supercarticles mogą się różnić między dziesiątkami a setkami GEV.

W listopadzie 2012 r. W Sympozjum w Kioto odnotowano wyniki eksperymentów na zbiorniku, podczas których był w pełni zarejestrowany bardzo rzadki podział BS-Meson na MUON i Antymuon. Jego prawdopodobieństwo wynosi około trzech miliardów, co jest dobrze przestrzegane prognozami, zobacz Ponieważ oczekiwane prawdopodobieństwo tego rozkładu, obliczone na podstawie MSSM, może być kilka razy więcej, ktoś zdecydował, że z końcem Supersymetry.

Jednak prawdopodobieństwo to zależy od kilku nieznanych parametrów, które mogą mieć zarówno duże, jak i niewielkie wkłady do wyniku końcowego, nadal jest znacznie niejasny. Dlatego też nie stało się straszne, a plotki o śmierci MSSM są znacznie przesadzone. Ale nawet nie dotyczy tego, że jest to niezniszczalne. Zbiornik nie działa w pełnej pojemności, zostanie on wydany tylko w ciągu dwóch lat, gdy moc protonów przyniesie do 14 TEV. A teraz, jeśli nie ma objawów superchastów, MSSM prawdopodobnie umrze z naturalną śmiercią, a czas nowych modeli Suymetrycznych przyjdzie.

Numbersman i supergravity.

Nawet przed utworzeniem MSSM Suymmetria została połączona z ciężarem. Powtarzające się stosowanie transformacji łączących bozonów i fermów przesuwa cząstkę w czasie przestrzeni. Pozwala to skojarzyć supersymetrię i odkształcenie metryki przestrzenno-czasowej, która zgodnie z ogólną teorią względności, jest przyczyną grawitacji. Kiedy fizycy to zrozumieli, zaczęli budować zasilające uogólnienia z nadzorujących. Ten obszar fizyki teoretycznej aktywnie rozwija się teraz.
Jednocześnie okazało się, że teorie Supersymetryczne są potrzebne egzotyczne numery wymyślone w XIX wieku przez niemieckiej matematyki niemieckiej Gronter Grassman. Mogą być złożone i odliczane jako zwykłe, ale produkt takich liczb zmienia znak podczas implikacji czynników (dlatego kwadrat i ogólnie, całego stopnia numeru Grassmanna). Oczywiście, funkcje z takich liczb nie mogą być zróżnicowane i zintegrowane zgodnie ze standardowymi zasadami analizy matematycznej, potrzebne są zupełnie inne techniki. I na szczęście na teorie Supersymetryczne zostały już znalezione. Wyszedli w latach 60. wybitnych radzieckich matematyk z MSU Felix Berezina, który stworzył nowy kierunek - supermaatyka.

Istnieje jednak inna strategia, która nie jest związana ze zbiornikiem. Do tej porykolnica LEP Electron-Positron współpracował w Cern, szukał najłatwiejszych z naładowanych superchastów, których rozpada się powinny generować lepsze superparty. Te poprzednie cząstki są łatwiejsze do zarejestrowania, ponieważ są naliczane, a najlżejszy superpartner neutralny. Eksperymenty LEP wykazały, że masa takich cząstek nie przekracza 104 GeV. To nie tyle, ale są trudne do wykrycia na zbiorniku ze względu na wysokie tło. W związku z tym ruch budowlany zaczął wyszukiwać zderzający się ogrodnikowy zderzak elektroniczny. Ale jest to bardzo drogi samochód, w krótkim czasie z pewnością nie będzie budowy ".

Zamknięcie i otwarcie

Jednakże, zgodnie z profesorem fizyki teoretycznej Uniwersytetu Minnesoty, Michail Shifman, zmierzona masa Bozonu Higgs jest zbyt duża dla MSSM, a ten model jest najprawdopodobniej już zamknięty:

"To prawda, że \u200b\u200bpróbuje uratować je za pomocą różnych dodatków, ale są tak bezumiona, że \u200b\u200bmają małe szanse na sukces. Możliwe, że inne rozszerzenia będą działać, ale kiedy i jak jest nadal nieznany. Ale to pytanie wykracza poza czystą naukę. Obecne finansowanie fizyki o wysokiej energii utrzymuje nadzieję na znalezienie czegoś naprawdę nowego na zbiorniku. Jeśli tak się nie stanie, finansowanie zostanie wycięte, a pieniądze nie wystarczy, aby zbudować akceleratorów nowej generacji, bez którego ta nauka nie będzie mogła rozwijać. " Więc teorie Supersymetryczne nadal dają nadzieje, ale werdykt eksperymentatorów nie będzie się czekać.