Стандартният модел на Вселената

Стандартният модел е теория, която отразява съвременните концепции за първоначалния основен материал за изграждането на Вселената. Този модел описва как се формира материята от основните й компоненти, какви са силите на взаимодействие между нейните компоненти.

Същността на стандартния модел

В своята структура всички елементарни частици (нуклеони), от които атомно ядро, точно както всички тежки частици (хадрони), се състоят от още по-малки прости частици, наречени фундаментални частици.

Подобни първични елементи на материята сега се смятат за кварки. Най-леките и най-често срещаните кварка са разделени на горната (u) и долната (d). Протонът се състои от комбинация от квадри и неутрон - уд. Зарядът на u-кварк е равен на 2/3, докато d-кваркът има отрицателен заряд, -1/3. Ако изчислим сумата от таксите на кварките, тогава протонните и неутронните такси се оказват строго равни на 1 и 0. Това дава основание да се смята, че стандартният модел абсолютно адекватно описва реалността.

Има няколко чифта кварка, които съставляват повече екзотични частици. Така че втората двойка се състои от очаровани (c) и странни (и) кварки, а третата двойка е вярна (t) и красива (b).

Почти всички частици, които могат да предскажат стандартния модел, вече са открити експериментално.

В допълнение към кварките, така наречените лептони действат като "строителен материал". Те също така да образуват три двойки частици: електрон от електрон неутриното, мюон неутрино мюон, тау лептонен тау лептонен-неутрино.

Кварките и лептоните, според учените, са основният строителен материал, въз основа на който е създаден съвременният модел на Вселената. Те взаимодействат помежду си с помощта на частици на носителя, които предават силови импулси. Има четири основни типа на такова взаимодействие:

- силни, благодарение на които се държат кварките вътре в частиците;

- електромагнитни;

- слаба, което води до форми на гниене;

- гравитационно.

Силното взаимодействие на цветовете носи частици, наречени глуони, които нямат маса и електрически заряд. Квантовата хромодинамика проучва този тип взаимодействие.

Електромагнитно взаимодействие се осъществява чрез обмен на безмасови фотони - кванти на електромагнитно излъчване.

Слабо взаимодействие се дължи на масивните векторни бозони, които са почти 90 пъти по-големи от протоните.

Гравитационното взаимодействие осигурява обмен на гравитони, които нямат маса. Все още обаче не е възможно да се открият тези частици експериментално.

Стандартният модел разглежда първите три типа взаимодействие като три различни проявления от един вид. Под въздействието на високите температури силите, които действат във Вселената, всъщност се сливат заедно, така че те не могат да бъдат разграничени по-късно. Първото, както учените са разбрали, са слабите ядрени и електромагнитни взаимодействия. В резултат на това той създава взаимодействие, което можем да наблюдаваме в съвременните лаборатории по време на експлоатацията на ускорители на частици.

Теорията за Вселената казва, че през периода на нейното появяване в първите милисекунди след Големия взрив липсва границата между електромагнитните и ядрените сили. И само след слайда средна температура Вселената до 10 14 К, четири типа взаимодействие успяват да се разделят и да се насладят на модерен външен вид. Макар че температурата беше по-висока от този знак, действаха само фундаменталните сили на гравитационното, силно и електрическо взаимодействие.

Електроустойчивото взаимодействие се комбинира със силна ядрена реакция при температура от около 10 27 K, което е недостижимо в съвременните лабораторни условия. Но дори самата Вселена не притежава такива енергии, затова все още не е възможно да се потвърди или отрече тази теория на практика. Но теорията, която описва процесите на комбиниране на взаимодействията, ни позволява да дадем някои прогнози за процесите, протичащи при ниски енергийни нива. И тези прогнози сега са потвърдени експериментално.

По този начин стандартният модел предлага теория структурата на Вселената, чиято материя се състои от лептони и кварки, и видовете взаимодействие между тези частици са описани в теориите за обединение. Моделът все още е непълен, тъй като не включва гравитационно взаимодействие. С по-нататъшното развитие на научните знания и технологии този модел може да бъде допълнен и развит, но в момента е най-доброто, което учените могат да развият.