Даммигийн энгийн бөөмсийн стандарт загвар. Стандарт загвараас гадна: Орчлон ертөнцийн талаар бидний мэдэхгүй зүйл. Стандарт загвар ба цахилгаан соронзон

Энгийн бөөмсийн ертөнц квант хуулиудад захирагддаг бөгөөд одоог хүртэл бүрэн ойлгогдоогүй байна. Энгийн бөөмсийн харилцан үйлчлэлийн янз бүрийн загварыг бий болгоход тодорхойлсон ойлголт нь координат эсвэл загварын дотоод параметрүүдийн янз бүрийн хувиргалт дахь харилцан үйлчлэлийн үйл явцын инвариант байдлын математик шинж чанар гэж ойлгогддог тэгш хэмийн тухай ойлголт юм. Ийм өөрчлөлтүүд нь тэгш хэмийн бүлгүүд гэж нэрлэгддэг бүлгүүдийг үүсгэдэг.

Стандарт загвар нь тэгш хэмийн үзэл баримтлалын үндсэн дээр бүтээгдсэн. Юуны өмнө энэ нь орон зай-цаг хугацааны эргэлт, шилжилтийн хувьд орон зай-цаг хугацааны тэгш хэмтэй байдаг. Харгалзах тэгш хэмийн бүлгийг Лоренц (эсвэл Пуанкаре) бүлэг гэж нэрлэдэг. Энэхүү тэгш хэм нь жишиг хүрээний сонголтоос урьдчилан таамаглах бие даасан байдалтай тохирч байна. Нэмж дурдахад дотоод тэгш хэмийн бүлгүүд байдаг - "изоспин" ба "өнгөт" орон зай дахь эргэлтийн тэгш хэм (сул ба хүчтэй харилцан үйлчлэлийн хувьд). Мөн цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлтэй холбоотой фазын эргэлтийн бүлэг байдаг. Эдгээр тэгш хэм нь цахилгаан цэнэгийн хадгалалтын хуулиуд, "өнгөт" цэнэг гэх мэт хуульд нийцдэг. Бүрэн дотоод тэгш хэмийн бүлэг Стандарт загвар, олон тооны туршилтын өгөгдөлд дүн шинжилгээ хийсний үндсэн дээр олж авсан нь SU(3) x SU(2) x U(1) нэгдмэл бүлгүүдийн бүтээгдэхүүн юм. Стандарт загварын бүх бөөмс нь тэгш хэмийн бүлгүүдийн янз бүрийн төлөөлөлд хамаарах ба өөр өөр эргэлттэй хэсгүүд хэзээ ч холилддоггүй.

Стандарт загвар- энгийн бөөмсийн бүтэц, харилцан үйлчлэлийн орчин үеийн онол нь онол нь маш цөөн тооны постулат дээр суурилдаг бөгөөд энгийн бөөмсийн ертөнц дэх янз бүрийн үйл явцын шинж чанарыг онолын хувьд урьдчилан таамаглах боломжийг олгодог. Энгийн бөөмсийн шинж чанар, харилцан үйлчлэлийг тодорхойлохын тулд бөөмс бүртэй холбоотой физик талбайн тухай ойлголтыг ашигладаг: электрон, мюон, кварк гэх мэт. Талбар нь орон зайд материйн хуваарилалтын тодорхой хэлбэр юм. Энгийн тоосонцортой холбоотой талбарууд байдаг квант шинж чанар. Элементар бөөмс нь харгалзах талбайн квантууд юм. Стандарт загварын ажлын хэрэгсэл бол квант талбайн онол юм. Квант талбайн онол (QFT) нь онолын үндэслэлбичил хэсгүүдийн тодорхойлолт, тэдгээрийн харилцан үйлчлэл, харилцан хувиргалт. Математикийн төхөөрөмж квант онолталбар (QFT) нь орон зай-цаг хугацааны цэг бүрт бөөмийн төрөлт, сүйрлийг дүрслэх боломжийг бидэнд олгодог.

Стандарт загвар нь цахилгаан соронзон, сул, хүчтэй гэсэн гурван төрлийн харилцан үйлчлэлийг тодорхойлдог. Таталцлын харилцан үйлчлэл нь Стандарт загварын нэг хэсэг биш юм.

Энгийн бөөмсийн динамикийг тайлбарлах гол асуулт бол анхдагч талбайн системийг сонгох асуудал юм. ажиглагдсан материйн бөөмсийг дүрслэхдээ хамгийн суурь (элемент) гэж үзэх ёстой бөөмсийг (мөн үүний дагуу талбаруудыг) сонгох тухай. Стандарт загвар нь ½ эргэлттэй бүтэцгүй бөөмсийг үндсэн тоосонцор болгон сонгодог: гурван хос лептон ( , ( ба гурван хос кварк, ихэвчлэн гурван үеийн бүлэгт хуваагддаг.

Бүх бодис нь кварк, лептон, харилцан үйлчлэлийн тээвэрлэгч хэсгүүдээс бүрддэг.

Өнөөдөр стандарт загварыг бидний санаа бодлыг хамгийн сайн тусгасан онол гэж нэрлэдэг эх материал, Орчлон ертөнцийг анх бий болгосон. Мөн эдгээр үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс матери яг хэрхэн үүсдэг, тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч, механизмыг тодорхойлсон.

Бүтцийн үүднээс авч үзвэл атомын цөмийг бүрдүүлдэг энгийн бөөмс ( нуклонууд), ерөнхийдөө бүх хүнд хэсгүүд - адрон (барионуудТэгээд мезон) - бүр энгийн хэсгүүдээс бүрддэг бөгөөд тэдгээрийг ихэвчлэн үндсэн гэж нэрлэдэг. Материйн жинхэнэ үндсэн элементүүдийн энэ үүргийг гүйцэтгэдэг кваркууд, цахилгаан цэнэг нь протоны нэгж эерэг цэнэгийн 2/3 буюу –1/3-тэй тэнцүү байна. Хамгийн түгээмэл бөгөөд хамгийн хөнгөн кваркуудыг нэрлэдэг дээдТэгээд доогуурболон тус тус тэмдэглэнэ у(англи хэлнээс дээш) Мөн г(доош). Заримдаа тэднийг бас дууддаг протонТэгээд нейтронпротон нь хослолоос бүрддэг тул кварк уд, мөн нейтрон - уд.Дээд кварк нь 2/3 цэнэгтэй; доод - сөрөг цэнэг –1/3. Протон нь хоёр дээш, нэг доош кваркаас, нейтрон нь нэг дээш, хоёр доош кваркаас бүрддэг тул та протон ба нейтроны нийт цэнэг 1 ба 0-тэй яг тэнцүү байгаа эсэхийг бие даан шалгаж болно. Стандарт загвар нь бодит байдлыг хангалттай дүрсэлсэн байдаг. Нөгөө хоёр хос кварк нь илүү чамин бөөмсийн нэг хэсэг юм. Хоёр дахь хосын кваркууд гэж нэрлэгддэг илбэдсэн - в(аас сэтгэл татам) Мөн хачин - с(аас хачин). Гурав дахь хос нь үнэн - т(аас үнэн, эсвэл англи хэлээр уламжлал дээд) Мөн Үзэсгэлэнтэй - б(аас гоо сайхан, эсвэл англи хэлээр уламжлал доод) кваркууд. Стандарт загвараар таамагласан, кваркуудын янз бүрийн хослолуудаас бүрдэх бараг бүх бөөмсийг туршилтаар аль хэдийн илрүүлсэн.

Өөр нэг барилгын багц нь тоосго гэж нэрлэгддэг тоосгоноос бүрддэг лептонууд.Лептонуудын хамгийн түгээмэл нь бидэнд удаан хугацааны туршид танил болсон электрон, атомын бүтцэд багтдаг боловч цөмийн харилцан үйлчлэлд оролцдоггүй, атом хоорондын харилцан үйлчлэлээр хязгаарлагддаг. Үүнээс гадна (мөн түүний эсрэг бөөм гэж нэрлэдэг позитрон) лептонууд нь илүү хүнд хэсгүүд - мюон ба тау лептоныг эсрэг хэсгүүдтэй нь агуулдаг. Нэмж дурдахад лептон бүр нь тэг (эсвэл бараг тэг) тайван масстай өөрийн цэнэггүй бөөмстэй холбоотой байдаг; ийм бөөмсийг электрон, мюон эсвэл таон гэж нэрлэдэг нейтрино.

Тиймээс лептонууд нь кваркууд шиг гурван "гэр бүлийн хос" үүсгэдэг. Энэ тэгш хэм нь онолчдын ажиглагч нүднээс мултарсангүй, гэхдээ энэ талаар үнэмшилтэй тайлбар хараахан өгөөгүй байна. Гэсэн хэдий ч кварк ба лептонууд нь орчлон ертөнцийн үндсэн барилгын материалыг төлөөлдөг.

Зоосны нөгөө талыг - кварк ба лептонуудын хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчний мөн чанарыг ойлгохын тулд орчин үеийн онолын физикчид хүчний тухай ойлголтыг хэрхэн тайлбарлаж байгааг ойлгох хэрэгтэй. Аналог нь бидэнд үүнийг хийхэд тусална. Кембрижийн Кам голын эрэг дээр хоёр завьчин эсрэг чиглэлд сэлүүрдэж буйг төсөөл. Нэг сэлүүрт тамирчин өгөөмөр сэтгэлээсээ болж хамтрагчдаа шампан дарс өгөхөөр шийдэж, бие биенийхээ хажуугаар өнгөрч байхад түүнд бүтэн шил шампан дарс шидэв. Импульс хадгалагдах хуулийн үр дүнд эхний сэлүүрт лонх шидэх үед түүний завины урсгал эсрэг чиглэлд шулуун замаасаа хазайж, хоёр дахь сэлүүрт савыг барих үед түүний импульс түүнд шилжсэн. мөн хоёр дахь завь нь шулуун замаасаа хазайсан боловч эсрэг чиглэлд байв. Ийнхүү шампан дарс солилцсоны үр дүнд хоёр завь чиглэлээ өөрчилсөн. Ньютоны механикийн хуулиудын дагуу энэ нь завины хооронд хүчний харилцан үйлчлэл үүссэн гэсэн үг юм. Гэхдээ завьнууд хоорондоо шууд харьцаагүй юм уу? Энд бид хоёулаа завь хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчийг импульс зөөгч - шампан дарс дамжуулж байсныг тодорхой харж, зөн совингоор ойлгож байна. Физикчид үүнийг нэрлэх болно харилцан үйлчлэлийн тээвэрлэгч.

Яг үүнтэй адилаар бөөмс хоорондын хүчний харилцан үйлчлэл нь эдгээр харилцан үйлчлэлийг зөөвөрлөх бөөмсийг солилцох замаар үүсдэг. Үнэн хэрэгтээ бид бөөмс хоорондын харилцан үйлчлэлийн үндсэн хүчийг зөвхөн өөр өөр бөөмс эдгээр харилцан үйлчлэлийн тээвэрлэгч болж байгаа тохиолдолд л ялгадаг. Ийм дөрвөн харилцан үйлчлэл байдаг: хүчтэй(энэ нь бөөмс доторх кваркуудыг агуулж байдаг), цахилгаан соронзон, сул(энэ нь цацраг идэвхт задралын зарим хэлбэрт хүргэдэг) ба таталцлын.Хүчтэй өнгөний харилцан үйлчлэлийг тээвэрлэгчид байдаг глюонуудмасс эсвэл цахилгаан цэнэггүй байдаг. Энэ төрлийн харилцан үйлчлэлийг квант хромодинамикаар тодорхойлдог. Цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл нь цахилгаан соронзон цацрагийн квант солилцох замаар явагддаг. фотонуудмөн массгүй . Сул харилцан үйлчлэл нь эсрэгээрээ массиваар дамждаг векторэсвэл хэмжигч бозонуудпротоноос 80-90 дахин их "жин"-ийг 1980-аад оны эхээр л лабораторийн нөхцөлд илрүүлсэн. Эцэст нь таталцлын харилцан үйлчлэл нь өөрийн массгүй объектуудын солилцоогоор дамждаг. гравитонууд- эдгээр зуучлагчдыг туршилтаар хараахан илрүүлээгүй байна.

Стандарт загварын хүрээнд эхний гурван төрлийн үндсэн харилцан үйлчлэлийг нэгтгэсэн бөгөөд тэдгээрийг тусад нь авч үзэхээ больсон, харин нэг төрлийн хүчний гурван өөр илрэл гэж үздэг. Энэ зүйрлэл рүү эргэн орвол, Кам голын хажуугаар өөр хос сэлүүрчид нэг шил шампан дарс биш, зүгээр л нэг шил зайрмаг солилцсон гэж бодъё. Үүнээс харахад завьнууд мөн эсрэг чиглэлд замаасаа хазайх боловч хамаагүй сул болно. Гадны ажиглагчийн хувьд эдгээр хоёр тохиолдолд завины хооронд өөр өөр хүч нөлөөлсөн мэт санагдаж магадгүй юм: эхний тохиолдолд шингэн солилцсон (бидний ихэнх нь түүний агуулгыг сонирхож байгаа тул савыг үл тоомсорлохыг санал болгож байна). хоёрдугаарт, хатуу бие (зайрмаг). Тэр өдөр Кембрижид хойд зүгийн нутгаар зуны ховор халуун болж, зайрмаг нисэн хайлж байсныг төсөөлөөд үз дээ. Өөрөөр хэлбэл, температурын бага зэрэг нэмэгдэх нь бодит байдал дээр харилцан үйлчлэл нь шингэн эсвэл хатуу биет түүний тээвэрлэгч болж ажиллахаас хамаардаггүй гэдгийг ойлгоход хангалттай юм. Завины хооронд өөр өөр хүч үйлчилж байгаа мэт санагдсаны цорын ганц шалтгаан нь зайрмаг зөөгчний температур хайлахад хангалтгүй байснаас үүссэн гадаад ялгаа байв. Температурыг нэмэгдүүлэх - харилцан үйлчлэлийн хүч нь тодорхой нэгдмэл харагдаж байна.

Орчлон ертөнцөд үйлчилж буй хүчнүүд харилцан үйлчлэлийн өндөр энерги (температур) дээр нийлдэг бөгөөд үүний дараа тэдгээрийг ялгах боломжгүй юм. Эхлээд нэгдэх(энэ нь үүнийг түгээмэл гэж нэрлэдэг) сул цөмийн болон цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл. Үүний үр дүнд бид гэж нэрлэгддэг зүйлийг олж авдаг цахилгаан сул харилцан үйлчлэл, орчин үеийн бөөмсийн хурдасгуурын боловсруулсан энерги дээр лабораторид ч ажиглагдсан. Орчлон ертөнцийн эхэн үед эрч хүч маш өндөр байсан тул эхний 10-10 секундэд эрч хүчтэй байсан том тэсрэлтсул цөмийн болон цахилгаан соронзон хүчний хооронд хуваагдах шугам байгаагүй. Орчлон ертөнцийн дундаж температур 10 14 К болсны дараа л өнөөдөр ажиглагдсан дөрвөн хүчний харилцан үйлчлэл бүгд салж, орчин үеийн хэлбэрээ авсан. Температур нь энэ тэмдэгээс дээш байх үед зөвхөн гурван үндсэн хүч ажиллаж байсан: хүчтэй, цахилгаан сул дорой, таталцлын харилцан үйлчлэл.

Цахилгаан сул ба хүчтэй цөмийн харилцан үйлчлэлийн нэгдэл нь 10 27 К-ийн дарааллын температурт тохиолддог. Лабораторийн нөхцөлд ийм эрчим хүчийг өнөөдөр олж авах боломжгүй юм. Орчин үеийн хамгийн хүчирхэг хурдасгуур болох Франц, Швейцарийн хил дээр баригдаж байгаа Том Адрон Коллайдер нь бөөмсийг цахилгаан сул ба хүчтэй цөмийн хүчийг нэгтгэхэд шаардагдах эрчим хүчний дөнгөж 0.000000001% -тай тэнцэх энерги хүртэл хурдасгах боломжтой болно. Тиймээс бид энэ нэгдлийн туршилтын баталгааг удаан хүлээх хэрэгтэй болов уу. Орчин үеийн ертөнцөд ийм энерги байдаггүй, гэхдээ орчлонгийн анхны 10-35 секундын дотор орчлон ертөнцийн температур 10 27 К-ээс дээш байсан бөгөөд орчлон ертөнцөд ердөө хоёр хүч үйлчилдэг. цахилгаан хүчтэйболон таталцлын харилцан үйлчлэл. Эдгээр үйл явцыг дүрсэлсэн онолуудыг “Гранд нэгдсэн онолууд” (GUT) гэж нэрлэдэг. ГУТ-ыг шууд баталгаажуулах боломжгүй боловч бага энергийн үед тохиолддог үйл явцын талаар тодорхой таамаглал дэвшүүлдэг. Өнөөдрийг хүртэл бүх TVO таамаглал харьцангуй бага температурба энерги нь туршилтаар батлагдсан.

Тиймээс стандарт загвар нь ерөнхий хэлбэрээр орчлон ертөнцийн бүтцийн онол бөгөөд матери нь кварк ба лептонуудаас бүрддэг бөгөөд тэдгээрийн хоорондын хүчтэй, цахилгаан соронзон, сул харилцан үйлчлэлийг агуу нэгтгэх онолоор дүрсэлсэн байдаг. Ийм загвар нь таталцлын хүчийг оруулаагүй тул бүрэн бус байх нь ойлгомжтой. Эцсийн эцэст илүү бүрэн гүйцэд онолыг боловсруулах болно ( см.Бүх нийтийн онолууд), өнөөдөр Стандарт загвар нь бидэнд байгаа хамгийн шилдэг нь юм.

"Элементүүд"

Хоаким Матиасаар ахлуулсан эрдэмтдийн багийн саяхан хийсэн нээлт нь орчин үеийн бөөмийн физикийн үндэс суурь болох Стандарт загварыг анх удаа ноцтойгоор ганхуулжээ. Судлаачид В-мезон бөөмийн задралын стандарт бус хувилбарыг урьдчилан таамаглаж чадсан бөгөөд энэ загварт үүнийг тооцдоггүй. Түүнээс гадна бараг тэр даруй тэдний таамаглал туршилтаар батлагдсан.

онд гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй сүүлийн үедЭнгийн тоосонцорыг судлахад оролцдог физикчид энэ салбар аль хэдийн танил болсон Стандарт загварын хүрээнд хэтэрхий давчуу болсон гэж улам бүр хэлж байна. Үнэхээр түүний хүрээнд тайлбарлахад хэцүү олон үзэгдлүүд аль хэдийн бүртгэгдсэн байдаг. Жишээлбэл, энэ загвар нь харанхуй матери ямар бөөмсөөс бүрдэхийг урьдчилан таамаглах боломжгүй бөгөөд эрдэмтдийг удаан хугацаанд зовоож байсан асуултад хариулдаггүй - яагаад манай орчлон ертөнцөд антиматераас илүү матер байдаг вэ (барионы тэгш бус байдал). Саяхан бидний бичсэн цөмийн хүйтэн хувирлын үйл явцын эрионы тайлбар нь яг тэр Стандарт загварын "үйлдэл"-ээс давж гардаг.

Гэсэн хэдий ч ихэнх физикчид энгийн бөөмсийн нууцлаг амьдралыг тайлбарлах энэ аргыг баримталсаар байна. Зарим талаараа хэн ч үүнээс илүү сайн зүйлийг бүтээгээгүй, нөгөө талаас Стандарт загварын ихэнх таамаглал туршилтын баталгаатай хэвээр байгаа (өөр таамаглалын талаар хэлэх боломжгүй). Түүнээс гадна саяхныг хүртэл туршилтаар энэ загвараас ноцтой хазайлт олох боломжгүй байсан. Гэсэн хэдий ч энэ нь тийм ч удалгүй болсон бололтой. Энэ нь бүрэн төрсөн гэсэн үг юм шинэ онолбөөмийн физик, үүний дагуу одоогийн Стандарт загвар нь Ньютоны онол шиг онцгой тохиолдол мэт харагдах болно. бүх нийтийн таталцалхүрээнд таталцлын онцгой тохиолдол шиг харагдаж байна ерөнхий онолхарьцангуйн онол.

Энэ бүхэн нь Хоаким Матиас тэргүүтэй олон улсын физикчдийн бүлэг В-мезон задралын магадлалын ямар хазайлт нь Стандарт загвараас зөрж, шинэ физикийг илтгэж болох талаар хэд хэдэн таамаглал дэвшүүлснээс эхэлсэн юм. B-мезон нь b-кварк ба d-антикваркаас бүрдэх бөөмс гэдгийг сануулъя. Стандарт загварын дагуу энэ бөөмс нь мюон (сөрөг цэнэгтэй бөөм, үндсэндээ маш хүнд электрон) ба антимуон болж задардаг боловч ийм үзэгдлийн магадлал тийм ч өндөр биш юм. Гэсэн хэдий ч өнгөрсөн жил Киото хотод болсон бага хурлын үеэр Том адрон коллайдерт ажиллаж байсан физикчид ийм задралын ул мөрийг (мөн онолын хувьд урьдчилан таамаглаж байсан магадлалаар) илрүүлж чадсан гэж мэдээлсэн.

Матиасын бүлэг энэ мезон нь арай өөр аргаар задрах ёстой гэж үздэг - хос мюон ба одоохондоо үл мэдэгдэх К* бөөм нь бараг шууд л каон ба пион (хоёр хөнгөн мезон) болж задардаг. Эрдэмтэд судалгааныхаа үр дүнг 7-р сарын 19-нд Европын физикийн нийгэмлэгийн хурал дээр тайлагнасан бөгөөд дараагийн илтгэгч нь Том Адрон дахь LHCb-ийн физикч Николас Серра байв. Collider) түүний бүлэг ийм задралын ул мөрийг тэмдэглэж чадсан гэж мэдээлэв. Түүгээр ч барахгүй Серрагийн бүлгийн туршилтын үр дүн нь доктор Матиас болон түүний хамтран зохиогчдын илтгэлд таамагласан хазайлттай бараг бүрэн давхцаж байсан!

Сонирхолтой нь физикчид эдгээр үр дүнг 4.5σ-ийн статистик ач холбогдолтой гэж үнэлдэг бөгөөд энэ нь тайлбарласан үйл явдлын найдвартай байдал маш, маш өндөр гэсэн үг юм. Гурван σ-ийн туршилтын нотолгоо нь чухал ач холбогдолтой үр дүн гэж тооцогддог бөгөөд таван σ нь бүрэн гүйцэд нээлт гэж тооцогддогийг сануулъя - энэ нь өнгөрсөн жилийн туршилтын үр дүнд томилогдсон найдвартай байдлын үнэ цэнэ бөгөөд эцэст нь ул мөрийг олж илрүүлсэн. Хиггс бозоны оршин тогтнох.

Гэхдээ одоохондоо яаран дүгнэлт хийх шаардлагагүй гэж доктор Маттиас өөрөө үзэж байна. "Эдгээр үр дүнг баталгаажуулахын тулд нэмэлт мэдээлэл шаардлагатай болно. онолын судалгаа, түүнчлэн шинэ хэмжилтүүд. Гэсэн хэдий ч, хэрэв бидний дүгнэлт үнэхээр зөв бол нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн Стандарт загвараас илүү ерөнхий онол болох шинэ физикийн оршин тогтнох анхны шууд баталгаатай тулгарах болно. Хэрэв Хиггс бозон эцэст нь Стандарт загварын оньсого эвлүүлсэн бол эдгээр үр дүн нь шинэ оньсогоны эхний хэсэг болох илүү том хэмжээтэй байж магадгүй" гэж эрдэмтэн хэлэв.

Физикийн хувьд энгийн бөөмс нь атомын цөмийн масштабтай физик объектууд байсан бөгөөд тэдгээрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хуваагдах боломжгүй байдаг. Гэсэн хэдий ч өнөөдөр эрдэмтэд тэдгээрийн заримыг нь хувааж чаджээ. Эдгээр жижиг биетүүдийн бүтэц, шинж чанарыг бөөмийн физик судалдаг.

Бүх бодисыг бүрдүүлдэг хамгийн жижиг хэсгүүд нь эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан. Гэсэн хэдий ч "атомизм" гэж нэрлэгддэг зүйлийг үндэслэгч нь философич гэж тооцогддог Эртний ГрекЛевкипп ба түүний илүү алдартай шавь Демокрит. Сүүлийнх нь "атом" гэсэн нэр томъёог бий болгосон гэж таамаглаж байна. Эртний Грек хэлнээс "атомос" гэдэг нь "хуваашгүй" гэж орчуулагдсан бөгөөд энэ нь эртний философичдын үзэл бодлыг тодорхойлдог.

Хожим нь атомыг цөм ба электрон гэсэн хоёр физик объектод хувааж болно гэдгийг мэдсэн. Дараа нь 1897 онд англи хүн Жозеф Томсон катодын туяатай туршилт хийж, тэдгээр нь ижил масс, цэнэгтэй ижил бөөмсийн урсгал болохыг олж мэдсэний дараа сүүлчийнх нь анхны энгийн бөөмс болжээ.

Томсоны ажилтай зэрэгцэн рентген цацрагийг судалдаг Анри Беккерел урантай туршилт хийж, шинэ дүр төрхцацраг. 1898 онд Францын хос физикч Мари, Пьер Кюри нар янз бүрийн цацраг идэвхт бодисыг судалж, ижил зүйлийг нээсэн. цацраг идэвхт цацраг. Энэ нь альфа (2 протон, 2 нейтрон) ба бета бөөмсөөс (электрон) бүрдэх нь хожим тодорхойлогдох бөгөөд Беккерел, Кюри нар хүлээн авах болно. Нобелийн шагнал. Мари Склодовска-Кюри уран, радий, полони зэрэг элементүүдтэй судалгаа хийж байхдаа ямар ч аюулгүй байдлын арга хэмжээ аваагүй, тэр дундаа бээлий ч ашиглаагүй. Үүний үр дүнд 1934 онд лейкеми өвчнөөр өвчилжээ. Агуу эрдэмтний ололт амжилтын дурсгалд зориулж Кюри хосын нээсэн элемент болох полониумыг Мэригийн төрсөн нутаг Полониа, Латинаас Польш гэж нэрлэжээ.

1927 оны V Солвэй конгрессын зураг. Энэ нийтлэлийн бүх эрдэмтдийг энэ зурган дээрээс олохыг хичээгээрэй.

1905 оноос хойш Альберт Эйнштейн хэвлэлүүдээ төгс бус байдалд зориулжээ долгионы онолгэрэл, түүний постулатууд нь туршилтын үр дүнтэй зөрчилдөж байв. Энэ нь дараа нь нэрт физикчийг "гэрлийн квант" - гэрлийн нэг хэсэг гэсэн санааг бий болгосон. Хожим нь 1926 онд үүнийг Америкийн физик химич Гилберт Н.Льюис Грек хэлнээс "phos" (гэрэл) гэж орчуулсан "фотон" гэж нэрлэжээ.

1913 онд Британийн физикч Эрнест Рутерфорд тухайн үед аль хэдийн хийгдсэн туршилтуудын үр дүнд үндэслэн олон тооны цөмийн массыг тэмдэглэжээ. химийн элементүүднь устөрөгчийн цөмийн массын үржвэр юм. Тиймээс тэрээр устөрөгчийн цөм нь бусад элементүүдийн цөмийн бүрэлдэхүүн хэсэг юм гэж санал болгосон. Рутерфорд туршилтдаа азотын атомыг альфа тоосонцороор цацруулсан бөгөөд үүний үр дүнд Эрнестийн "протон" гэж нэрлэсэн Грекийн бусад "протос" (эхний, гол) -аас тодорхой бөөмсийг ялгаруулжээ. Хожим нь протон нь устөрөгчийн цөм гэдгийг туршилтаар баталсан.

Мэдээжийн хэрэг, протон нь химийн элементүүдийн цөмийн цорын ганц бүрэлдэхүүн хэсэг биш юм. Энэ санаа нь цөм дэх хоёр протон бие биенээ түлхэж, атом тэр даруй задрах болно гэсэн баримтаас үүдэлтэй юм. Тиймээс Рутерфорд өөр нэг масстай бөөмс байгаа гэсэн таамаглал дэвшүүлэв масстай тэнцүүпротон, гэхдээ цэнэггүй. Эрдэмтдийн цацраг идэвхт ба хөнгөн элементүүдийн харилцан үйлчлэлийн талаархи зарим туршилтууд нь тэднийг өөр шинэ цацрагийг нээхэд хүргэсэн. 1932 онд Жеймс Чадвик энэ нь нейтрон гэж нэрлэсэн маш төвийг сахисан хэсгүүдээс бүрддэг болохыг тогтоожээ.

Тиймээс хамгийн их мэдэгдэж байгаа хэсгүүд: фотон, электрон, протон, нейтрон.

Цаашилбал, цөмийн шинэ объектуудыг илрүүлэх нь улам бүр байнга тохиолддог үйл явдал болж, мөн одоогоор 350 орчим тоосонцор мэдэгдэж байгаа бөгөөд тэдгээрийг ерөнхийдөө "анхан шатны" гэж үздэг. Тэдгээрийн хараахан хуваагдаагүй хүмүүсийг бүтэцгүй гэж үздэг бөгөөд "үндсэн" гэж нэрлэдэг.

Спин гэж юу вэ?

Физикийн салбарт шинэлэг зүйл хийхээс өмнө бүх бөөмсийн шинж чанарыг тодорхойлох ёстой. Масс болон цахилгаан цэнэгээс гадна хамгийн алдартай нь спин юм. Энэ хэмжигдэхүүнийг өөрөөр хэлбэл "дотоод өнцгийн импульс" гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь дэд цөмийн объектын хөдөлгөөнтэй ямар ч холбоогүй юм. Эрдэмтэд спин 0, ½, 1, 3/2 ба 2-той бөөмсийг илрүүлж чадсан. Спингийг хялбаршуулсан ч гэсэн объектын шинж чанар гэж төсөөлөхийн тулд дараах жишээг авч үзье.

Объект 1-тэй тэнцүү спиралтай байг.Тэгвэл ийм объектыг 360 градус эргүүлэхэд анхны байрлалдаа орно. Онгоцонд энэ объект нь харандаа байж болох бөгөөд 360 градус эргүүлсний дараа анхны байрлалдаа орох болно. Тэг эргүүлэх тохиолдолд объект хэрхэн эргэлдэж байгаагаас үл хамааран энэ нь үргэлж ижилхэн харагдах болно, жишээлбэл, нэг өнгийн бөмбөг.

½ эргүүлэхийн тулд танд 180 градус эргүүлэхэд гадаад төрхөө хадгалах объект хэрэгтэй болно. Энэ нь ижил харандаа байж болно, зөвхөн хоёр талдаа тэгш хэмтэй хурц үзүүртэй. 2-ийн эргэлтэнд 720 градус эргүүлэхэд хэлбэрээ хадгалах шаардлагатай бөгөөд 3/2-ийн эргэлтэнд 540 шаардлагатай.

Энэ шинж чанар нь маш их юм их үнэ цэнэбөөмийн физикийн хувьд.

Бөөм ба харилцан үйлчлэлийн стандарт загвар

Бүрдүүлэгч бичил объектуудын гайхалтай багцтай байх бидний эргэн тойрон дахь ертөнц, эрдэмтэд тэдгээрийг бүтэцжүүлэхээр шийдсэн бөгөөд ингэснээр "Стандарт загвар" хэмээх алдартай онолын бүтэц бий болсон. Тэрээр гурван харилцан үйлчлэл, 61 бөөмсийг 17 үндсэн хэсгүүдийг ашиглан дүрсэлсэн бөгөөд тэдгээрийн заримыг нь нээлт хийхээс өмнө таамаглаж байсан.

Гурван харилцан үйлчлэл нь:

• Цахилгаан соронзон. Энэ нь цахилгаанаар цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн хооронд үүсдэг. Сургуулиас мэдэгдэж байгаа энгийн тохиолдолд эсрэг цэнэгтэй биетүүд татагдаж, ижил цэнэгтэй биетүүд түлхэгдэнэ. Энэ нь цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн тээвэрлэгч гэж нэрлэгддэг фотоноор дамждаг.
• Хүчтэй, өөрөөр хэлбэл - цөмийн харилцан үйлчлэл. Нэрнээс нь харахад түүний үйлдэл нь атомын цөмийн дарааллын объектуудад хамаатай бөгөөд энэ нь протон, нейтрон болон кваркуудаас бүрдэх бусад бөөмсийг татах үүрэгтэй. Хүчтэй харилцан үйлчлэлийг глюонууд гүйцэтгэдэг.
• Сул дорой. Цөмийн хэмжээнээс хэдэн мянгаар бага зайд үр дүнтэй. Энэ харилцан үйлчлэлд лептон ба кваркууд, түүнчлэн тэдгээрийн эсрэг бөөмсүүд оролцдог. Түүнээс гадна, харилцан үйлчлэл сул байгаа тохиолдолд тэд бие биенээ хувиргаж чаддаг. Тээвэрлэгч нь W+, W−, Z0 бозонууд юм.

Тиймээс Стандарт загвар дараах байдлаар бий болсон. Үүнд зургаан кварк багтдаг бөгөөд эдгээрээс бүх адронууд (хүчтэй харилцан үйлчлэлд өртдөг бөөмс) бүрддэг.

• Дээд(u);
• Илбэдсэн (в);
• үнэн(t);
• Доод (d);
• Хачирхалтай(ууд);
• Хөөрхөн (б).

Физикчдэд маш олон эпитет байдаг нь ойлгомжтой. Үлдсэн 6 бөөмс нь лептон юм. Энэ үндсэн хэсгүүдхүчтэй харилцан үйлчлэлд оролцдоггүй ½ эргэлттэй.

• электрон;
• Электрон нейтрино;
• Муон;
• Муон нейтрино;
• Тау лептон;
• Тау нейтрино.

Стандарт загварын гуравдахь бүлэг нь 1-тэй тэнцэх эргэлттэй, харилцан үйлчлэлийн тээвэрлэгчээр илэрхийлэгддэг хэмжигч бозонууд юм.

• Глюон - хүчтэй;
• Фотон - цахилгаан соронзон;
• Z-бозон - сул;
• W бозон сул байна.

Эдгээрт саяхан нээгдсэн спин-0 бөөмс багтдаг бөгөөд энгийнээр хэлбэл бусад бүх дэд цөмийн объектуудад идэвхгүй масс өгдөг.

Үүний үр дүнд Стандарт Загварын дагуу манай ертөнц иймэрхүү харагдаж байна: бүх бодис 6 кварк, адрон, 6 лептоноос бүрддэг; Эдгээр бүх бөөмс нь гурван харилцан үйлчлэлд оролцох боломжтой бөгөөд тэдгээрийн тээвэрлэгч нь хэмжигч бозонууд юм.

Стандарт загварын сул тал

Гэсэн хэдий ч Стандарт загвараар урьдчилан таамагласан сүүлчийн бөөмс болох Хиггс бозоныг нээхээс өмнө эрдэмтэд түүний хязгаарыг давсан байв. Үүний тод жишээ бол энэ юм. "Таталцлын харилцан үйлчлэл" өнөөдөр бусадтай эн зэрэгцэж байна. Түүний тээвэрлэгч нь массгүй, физикчид хараахан илрүүлж чадаагүй 2-р спинтэй бөөмс болох "гравитон" гэж таамаглаж байна.

Түүгээр ч зогсохгүй Стандарт загварт 61 ширхэг тоосонцорыг дүрсэлсэн бөгөөд өнөөдөр 350 гаруй бөөмсийг хүн төрөлхтөнд аль хэдийн мэддэг болсон. Энэ нь асаалттай гэсэн үг хүрсэн ажилонолын физикчид дуусаагүй байна.

Бөөмийн ангилал

Тэдний амьдралыг хөнгөвчлөхийн тулд физикчид бүх бөөмсийг бүтцийн онцлог болон бусад шинж чанараас нь хамааруулан бүлэглэжээ. Ангилал нь дараахь шалгуурыг үндэслэнэ.

• Амьдралын хугацаа.
  1. Тогтвортой. Үүнд протон ба антипротон, электрон ба позитрон, фотон, гравитон орно. Тогтвортой бөөмсийн оршин тогтнох нь цаг хугацаагаар хязгаарлагдахгүй, хэрэв тэд чөлөөт төлөвт байгаа бол, өөрөөр хэлбэл. юутай ч бүү харьц.
  2. Тогтворгүй. Бусад бүх бөөмс хэсэг хугацааны дараа бүрэлдэхүүн хэсгүүддээ задардаг тул тогтворгүй гэж нэрлэдэг. Жишээлбэл, мюон нь ердөө 2.2 микросекунд, протон нь 2.9.10 * 29 жил амьдардаг бөгөөд үүний дараа позитрон ба саармаг пион болж ялзарч чаддаг.
• Жин.
  1. Массгүй энгийн тоосонцор, тэдгээрийн зөвхөн гурав нь байдаг: фотон, глюон, гравитон.
  2. Үлдсэн хэсгүүд нь их хэмжээний бөөмс юм.
• Эргүүлэх гэсэн утгатай.
  1. Бүхэл бүтэн эргэлт, үүнд. тэг, бозон гэж нэрлэгддэг тоосонцортой.
  2. Хагас бүхэл спинтэй бөөмс нь фермион юм.
• Харилцаанд оролцох.
  1. Адронууд (бүтцийн бөөмс) нь бүх дөрвөн төрлийн харилцан үйлчлэлд оролцдог дэд цөмийн объектууд юм. Тэд кваркуудаас бүрддэг гэж дээр дурдсан. Адроныг мезон (бүхэл тоо, бозон) ба барион (хагас бүхэл тоо, фермион) гэсэн хоёр дэд төрөлд хуваадаг.
  2. Үндсэн (бүтэцгүй бөөмс). Үүнд лептон, кварк, хэмжигч бозон (өмнөх "Стандарт загвар"-ыг уншина уу) орно.

Бүх бөөмсийн ангилалтай танилцсаны дараа та жишээлбэл, тэдгээрийн заримыг нь нарийн тодорхойлох боломжтой. Тэгэхээр нейтрон бол фермион, адрон, эс тэгвээс барион ба нуклон, өөрөөр хэлбэл хагас бүхэл спинтэй, кваркуудаас бүрдэх ба 4 харилцан үйлчлэлд оролцдог. Нуклон нь протон ба нейтроны нийтлэг нэр юм.

• Атом оршин тогтнохыг зөгнөсөн Демокритын атомизмыг эсэргүүцэгчид дэлхийн аливаа бодис хязгааргүй хуваагддаг гэж мэдэгдсэн нь сонирхолтой юм. Эрдэмтэд атомыг цөм ба электрон, цөмийг протон ба нейтрон болгон хувааж, тэдгээрийг эргээд кварк болгон хувааж чадсан тул тодорхой хэмжээгээр тэдгээр нь зөв байж магадгүй юм.
• Демокрит атомууд тодорхой загвартай гэж үзсэн геометрийн хэлбэр, улмаар галын "хурц" атомууд шатдаг, ширүүн атомууд хатуу бодисцухуйсан хэсгүүдээрээ нягт бэхлэгдсэн байдаг ба гөлгөр усны атомууд харилцан үйлчлэлийн явцад гулсдаг, эс бөгөөс урсдаг.
• Жозеф Томсон атомын өөрийн загварыг эмхэтгэсэн бөгөөд үүнийг эерэг цэнэгтэй биет гэж үзсэн бөгөөд электронууд "гацсан" мэт санагдсан. Түүний загварыг "Чавганы пудингийн загвар" гэж нэрлэдэг байв.
• Кваркууд Америкийн физикч Мюррей Гелл-Манны ачаар нэрээ авсан. Эрдэмтэн нугас quack (kwork) дуутай төстэй үг ашиглахыг хүссэн. Харин Жеймс Жойсын "Финнеганс сэрүүн" романы "Ноён Маркийн хувьд гурван кварк!" гэсэн мөрт "кварк" гэдэг үг тааралдсан бөгөөд түүний утгыг нарийн тодорхойлоогүй бөгөөд Жойс үүнийг зүгээр л шүлэглэхийн тулд ашигласан байж магадгүй юм. Тухайн үед зөвхөн гурван кварк мэдэгдэж байсан тул Мюррей бөөмсийг энэ үг гэж нэрлэхээр шийджээ.
• Гэрлийн бөөмс болох фотонууд массгүй хэдий ч хар нүхний дэргэд таталцлын хүчинд татагдан явах замаа өөрчилдөг бололтой. Үнэн хэрэгтээ хэт масстай бие нь орон зай-цаг хугацааг нугалж, ямар ч бөөмс, түүний дотор массгүй хэсгүүд хар нүх рүү чиглэсэн замналаа өөрчилдөг (харна уу).
• Том Адрон Коллайдер нь бүх харилцан үйлчлэлд оролцдог атомын цөмийн дарааллаар хэмжээс бүхий адронуудын хоёр чиглүүлсэн цацрагийг мөргөлдүүлдэг учраас яг "хадроник" юм.

“Бид өөрөөсөө яагаад авъяаслаг, үнэнч зүтгэлтэй хүмүүс өөрсдийнхөө нүдэнд харагдахааргүй өчүүхэн жижиг зүйлийг хөөхөд амьдралаа зориулдаг юм бэ гэж өөрөөсөө асуудаг. Чухамдаа бөөмийн физикчдийн хийдэг зүйл бол хүний ​​сониуч зан, бидний амьдарч буй ертөнц хэрхэн ажилладагийг мэдэх хүсэл эрмэлзэл юм." Шон Кэрролл

Хэрэв та энэ хэллэгээс айсан хэвээр байгаа бол квант механикТа стандарт загвар гэж юу болохыг мэдэхгүй хэвээр байна - мууранд тавтай морил. Би нийтлэлдээ квант ертөнцийн үндсийг, түүнчлэн энгийн бөөмсийн физикийг аль болох энгийн бөгөөд ойлгомжтой тайлбарлахыг хичээх болно. Бид фермион ба бозоны гол ялгаа нь юу вэ, кваркууд яагаад ийм хачирхалтай нэртэй байдаг, эцэст нь яагаад хүн бүр Хиггс Бозоныг олохыг маш их хүсдэг байсныг олж мэдэхийг хичээх болно.

Бид юунаас бүтсэн бэ?

За, бид бичил ертөнц рүү аяллаа энгийн асуултаас эхлэх болно: бидний эргэн тойрон дахь объектууд юунаас бүтсэн бэ? Манай ертөнц нь байшин шиг олон жижиг тоосгоноос бүрддэг бөгөөд тэдгээрийг онцгой байдлаар хослуулснаар зөвхөн гадаад төрх төдийгүй шинж чанараараа шинэ зүйлийг бий болгодог. Үнэн хэрэгтээ, хэрэв та тэдгээрийг сайтар ажиглавал, тийм ч олон төрлийн блок байдаггүй бөгөөд тэдгээр нь зөвхөн өөр өөр хэлбэрээр хоорондоо холбогдож, шинэ хэлбэр, үзэгдлийг бий болгодог. Блок бүр нь хуваагдашгүй энгийн бөөмс бөгөөд үүнийг миний түүхэнд авч үзэх болно.

Жишээлбэл, зарим нэг бодисыг авч үзье, энэ нь хоёр дахь элемент байцгаая үечилсэн хүснэгтМенделеев, инертийн хий, гелий. Орчлон ертөнцийн бусад бодисуудын нэгэн адил гели нь молекулуудаас бүрддэг бөгөөд тэдгээр нь атомуудын хоорондох холбоогоор үүсдэг. Гэхдээ энэ тохиолдолд бидний хувьд гели нь зөвхөн нэг атомаас бүрддэг тул бага зэрэг онцгой юм.

Атом юунаас бүрддэг вэ?

Гелийн атом нь эргээд атомын цөмийг бүрдүүлдэг хоёр нейтрон, хоёр протоноос бүрдэх ба түүний эргэн тойронд хоёр электрон эргэлддэг. Хамгийн сонирхолтой нь энд хуваагдашгүй цорын ганц зүйл юм электрон.

Квантын ертөнцийн сонирхолтой мөч

Яаж багаэнгийн бөөмийн масс, the илүүтэр орон зай эзэлдэг. Ийм учраас протоноос 2000 дахин хөнгөн электронууд их хэмжээгээр эзэлдэг. илүү зайатомын цөмтэй харьцуулахад.

Нейтрон ба протонууд гэж нэрлэгддэг бүлэгт багтдаг адрон(хүчтэй харилцан үйлчлэлд өртдөг бөөмс), бүр илүү нарийвчлалтай, барионууд.

Адронуудыг бүлэгт хувааж болно

• Гурван кваркаас бүрдэх барионууд
• Бөөмийн эсрэг бөөмийн хосоос бүрдэх мезонууд

Нейтрон нь нэрнээс нь харахад төвийг сахисан цэнэгтэй бөгөөд хоёр доош кварк, нэг дээш кварк гэж хуваагдаж болно. Протон, эерэг цэнэгтэй бөөм нь нэг доошоо кварк, хоёр дээш кварк болж хуваагддаг.

Тиймээ, тиймээ, би тоглож байгаа юм биш, тэднийг үнэхээр дээд доод гэж нэрлэдэг. Хэрэв бид дээш доош кварк, тэр ч байтугай электроныг нээсэн бол тэдгээрийг ашиглан Орчлон ертөнцийг бүхэлд нь дүрслэх боломжтой юм шиг санагдаж байна. Гэхдээ энэ мэдэгдэл үнэнээс маш хол байх болно.

Гол асуудал бол бөөмсүүд хоорондоо ямар нэгэн байдлаар харилцан үйлчлэх ёстой. Хэрэв дэлхий зөвхөн энэ гурвалаас (нейтрон, протон, электрон) бүрддэг байсан бол бөөмс нь огторгуйн өргөн уудам орон зайг тойрон нисч, адрон гэх мэт илүү том формацуудад хэзээ ч цугларахгүй.

Фермион ба бозонууд

Эрт дээр үеэс эрдэмтэд энгийн бөөмсийг дүрслэх тохиромжтой бөгөөд товч хэлбэрийг стандарт загвар гэж нэрлэжээ. Бүх энгийн бөөмсүүд хуваагддаг нь харагдаж байна фермионууд, үүнээс бүх бодис бүрддэг ба бозонуудтэр зөөдөг янз бүрийн төрөлФермионуудын харилцан үйлчлэл.

Эдгээр бүлгүүдийн хоорондын ялгаа нь маш тодорхой юм. Фермионуудад квант ертөнцийн хуулийн дагуу оршин тогтнохын тулд тодорхой зай шаардлагатай байдаг ч бозоны хувьд чөлөөт орон зай байх нь бараг чухал биш юм.

Фермионууд

Өмнө дурьдсанчлан фермионы бүлэг нь бидний эргэн тойронд харагдахуйц бодисыг үүсгэдэг. Бидний харж байгаа зүйл, хаана ч харсан фермионууд бий болдог. Фермионууд нь хуваагддаг кваркууд, бие биетэйгээ хүчтэй харьцаж, дотроо илүү түгжигддэг нарийн төвөгтэй хэсгүүдадрон шиг, ба лептонууд, тэдгээр нь бусад нөхдөөсөө үл хамааран сансар огторгуйд чөлөөтэй оршдог.

Кваркуудхоёр бүлэгт хуваагддаг.

• Дээд төрөл. +2\3 цэнэгтэй дээд төрлийн кваркуудад: дээд, дур булаам, жинхэнэ кваркууд орно
• Доод төрөл. -1\3 цэнэгтэй доод төрлийн кваркуудад: ёроол, хачирхалтай, дур булаам кваркууд орно.

Дээш доошоо кваркууд нь хамгийн том кваркууд, харин дээш доош кваркууд нь хамгийн жижиг нь юм. Яагаад кваркуудад ийм ер бусын нэр, илүү зөвөөр хэлбэл “амт” гэж нэрлэсэн нь эрдэмтдийн хувьд маргаантай хэвээр байна.

Лептонуудмөн хоёр бүлэгт хуваагддаг.

• "-1" цэнэгтэй эхний бүлэгт электрон, мюон (илүү хүнд бөөмс) ба тау бөөмс (хамгийн их масс) орно.
• Төвийг сахисан цэнэгтэй хоёр дахь бүлэгт: электрон нейтрино, муон нейтрино, тау нейтрино орно.

Нейтрино бол илрүүлэх бараг боломжгүй бодисын жижиг бөөм юм. Түүний цэнэг үргэлж 0 байна.

Физикчид өмнөхөөсөө илүү масстай бөөмсийн хэд хэдэн үеийг олох уу гэсэн асуулт гарч ирнэ. Хариулахад хэцүү ч онолчид лептон ба кваркуудын үе 3-аар хязгаарлагддаг гэж үздэг.

Танд ижил төстэй зүйл харагдахгүй байна уу? Кварк ба лептон хоёулаа хоёр бүлэгт хуваагддаг бөгөөд тэдгээр нь бие биенээсээ нэгээр ялгаатай байдаг вэ? Гэхдээ энэ талаар дараа дэлгэрэнгүй...

Бозонууд

Тэдгээргүйгээр фермионууд орчлон ертөнцийг тасралтгүй урсгалаар тойрон нисэх болно. Гэхдээ бозонуудыг солилцох замаар фермионууд бие биетэйгээ ямар нэг төрлийн харилцан үйлчлэлцдэг. Бозонууд өөрсдөө бие биетэйгээ бараг харьцдаггүй.
Үнэн хэрэгтээ зарим бозонууд бие биетэйгээ харьцдаг хэвээр байгаа боловч энэ нь бичил ертөнцийн асуудлуудын талаар дараагийн нийтлэлүүдэд илүү дэлгэрэнгүй авч үзэх болно.

Бозоноор дамжих харилцан үйлчлэл нь:

• Цахилгаан соронзон, бөөмс нь фотон юм. Эдгээр массгүй хэсгүүдийг ашиглан гэрэл дамжуулдаг.
• Хүчтэй цөмийн, тоосонцор нь глюон юм. Тэдгээрийн тусламжтайгаар атомын цөмөөс үүссэн кваркууд нь бие даасан хэсгүүдэд хуваагддаггүй.
• Сул цөмийн, бөөмс - ±W ба Z бозонууд. Тэдгээрийн тусламжтайгаар фермионууд масс, энергийг шилжүүлж, бие биедээ хувирч чаддаг.
• Таталцал , тоосонцор - гравитонууд. Бичил ертөнцийн хэмжээнд маш сул хүч. Зөвхөн хэт их биет дээр харагдах болно.

Таталцлын харилцан үйлчлэлийн тухай заалт.
Гравитонууд байдаг нь туршилтаар хараахан батлагдаагүй байна. Тэд зөвхөн онолын хувилбар хэлбэрээр оршдог. Ихэнх тохиолдолд тэдгээрийг стандарт загварт тооцдоггүй.

Ингээд л стандарт загвар угсарч байна.

Асуудал дөнгөж эхэлж байна

Диаграм дахь бөөмсийг маш үзэсгэлэнтэй дүрсэлсэн ч гэсэн хоёр асуулт хэвээр байна. Бөөмүүд массаа хаанаас авдаг вэ, тэдгээр нь юу вэ? Хиггс бозон, энэ нь бусад бозонуудаас ялгардаг.

Хиггсийн бозоныг ашиглах санааг ойлгохын тулд бид квант талбайн онол руу хандах хэрэгтэй. Ярьж байна энгийн хэлээр, бүх ертөнц, бүх орчлон ертөнц нь хамгийн жижиг хэсгүүдээс биш, харин глюон, кварк, электрон, цахилгаан соронзон гэх мэт олон янзын талбаруудаас бүрддэг гэж маргаж болно. Эдгээр бүх салбарт бага зэргийн хэлбэлзэл байнга гардаг. Гэхдээ бид тэдгээрийн хамгийн хүчтэйг нь энгийн бөөмс гэж ойлгодог. Тийм ээ, энэ дипломын ажил нь маш маргаантай юм. Бөөм-долгионы дуализмын үүднээс авч үзвэл бичил ертөнцийн ижил объект өөр өөр нөхцөл байдалдолгион шиг эсвэл энгийн бөөмс шиг ажилладаг бөгөөд энэ нь зөвхөн үйл явцыг ажиглаж буй физикчдэд нөхцөл байдлыг загварчлахад илүү тохиромжтой байхаас хамаарна.

Хигсийн талбай

Эндээс харахад дундаж утга нь тэг рүү ойртохыг хүсдэггүй Хиггс талбар гэж нэрлэгддэг. Үүний үр дүнд энэ талбар нь орчлон ертөнц даяар тогтмол тэгээс бусад утгыг авахыг оролддог. Талбай нь хаа сайгүй, байнгын суурь дэвсгэрийг бүрдүүлдэг бөгөөд үүний үр дүнд Хиггс Бозон гарч ирдэг.
Хиггсийн талбайн ачаар бөөмс массаар хангагдсан байдаг.
Эгэл бөөмийн масс нь Хиггсийн оронтой хэр хүчтэй харьцахаас хамаарна, түүний дотор байнга нисдэг.
Мөн яг Хиггс Бозоны улмаас, эсвэл түүний талбайн улмаас стандарт загвар нь маш олон ижил төстэй бөөмстэй байдаг. Хиггсийн талбай нь нейтрино гэх мэт олон нэмэлт бөөмсийг бий болгоход хүргэсэн.

Үр дүн

Миний хуваалцсан зүйл бол стандарт загварын мөн чанар, Хиггс Бозон яагаад хэрэгтэй байгаа тухай хамгийн өнгөц ойлголтууд юм. Зарим эрдэмтэд 2012 онд LHC-ээс олдсон Хиггстэй төстэй бөөмс нь зүгээр л статистикийн алдаа байсан гэж гүнээ найдаж байна. Эцсийн эцэст, Хиггсийн талбай нь байгалийн олон сайхан тэгш хэмийг эвдэж, физикчдийн тооцооллыг улам будлиулдаг.
Зарим нь бүр стандарт загвар нь төгсгөлдөө хүрч байна гэж үздэг. сүүлийн жилүүдэдтүүний төгс бус байдлаас болж. Гэвч энэ нь туршилтаар нотлогдоогүй бөгөөд энгийн бөөмсийн стандарт загвар нь хүний ​​сэтгэлгээний суут ухааны бодит жишээ хэвээр байна.