Asosiy o'zaro ta'sirlarning standart modeli. Standart modeldan tashqari: biz koinotning standart modeli haqida bilmagan narsalar va ularning roli

Qoidalar

Standart model quyidagi qoidalardan iborat:

• Barcha materiya spinning ½ 24 asosiy kvant maydonidan iborat bo'lib, ularning kvantlari asosiy zarralar - fermionlar bo'lib, ular fermionlarning uch avlodiga birlashtirilishi mumkin: 6 lepton (elektron, muon, tau lepton, elektron neytrino, muon neytrino va tau neytrino). ), 6 ta kvark (u, d, s, c, b, t) va mos keladigan 12 ta antizarra.
• Kvarklar kuchli, kuchsiz va elektromagnit ta'sirlarda ishtirok etadi; zaryadlangan leptonlar (elektron, muon, tau-lepton) - kuchsiz va elektromagnitda; neytrinolar - faqat zaif o'zaro ta'sirlarda.
• Har uch turdagi o'zaro ta'sirlar bizning dunyomiz o'lchov o'zgarishining uchta turiga nisbatan simmetrik ekanligi haqidagi postulat natijasida yuzaga keladi. O'zaro ta'sirning zarralari bozonlardir:

Kuchli ta'sir o'tkazish uchun 8 ta glyuon (simmetriya guruhi SU(3)); Zaif o'zaro ta'sir uchun 3 ta og'ir o'lchovli bozonlar (W + , W - , Z 0) (simmetriya guruhi SU (2)); elektromagnit shovqin uchun bitta foton (simmetriya guruhi U(1)).

• Elektromagnit va kuchli o'zaro ta'sirlardan farqli o'laroq, zaif o'zaro ta'sir turli avlod fermionlarini aralashtirishi mumkin, bu esa eng engil zarrachalardan tashqari hammaning beqarorligiga va CP buzilishi va neytrino tebranishlari kabi ta'sirlarga olib keladi.
• Standart modelning tashqi parametrlari:
  • leptonlar (3 parametr, neytrinolar massasiz deb hisoblanadi) va kvarklarning (6 parametr) massalari, ularning maydonlarining Xiggs bozonining maydoni bilan o'zaro ta'sir konstantalari sifatida talqin etiladi;
  • CKM kvark aralashtirish matritsasining parametrlari - uchta aralashtirish burchagi va CP simmetriyasini buzadigan bitta murakkab faza - kvarklarning elektrozaif maydon bilan o'zaro ta'sirining konstantalari,
  • Xiggs maydonining vakuum kutish qiymati va Xiggs bozonining massasi bilan yagona bog'liq bo'lgan ikkita parametr,
  • mos ravishda U (1), SU (2) va SU (3) o'lchov guruhlari bilan bog'liq bo'lgan va elektromagnit, zaif va kuchli o'zaro ta'sirlarning nisbiy intensivligini tavsiflovchi uchta o'zaro ta'sir konstantasi.

Neytrino tebranishlari kashf etilganligi sababli, standart model qo'shimcha 3 neytrino massasini va CKM kvark aralashtirish matritsasiga o'xshash PMNS neytrino aralashtirish matritsasining kamida 4 parametrini va agar neytrinolar Majorana bo'lsa, ehtimol yana 2 ta aralashtirish parametrlarini kiritadigan kengaytmaga muhtoj. zarralar. Shuningdek, kvant xromodinamikasining vakuum burchagi ba'zan standart model parametrlari qatoriga kiradi. Shunisi e'tiborga loyiqki, 20 ta toq sonlar to'plamiga ega bo'lgan matematik model bugungi kunga qadar fizikada o'tkazilgan millionlab tajribalar natijalarini tasvirlay oladi.

Standart modeldan tashqari

Shuningdek qarang

Eslatmalar

Adabiyot

• Emelyanov V. M. Standart model va uning kengaytmalari. - M .: Fizmatlit, 2007. - 584 b. - (Fundamental va amaliy fizika). - ISBN 978-5-922108-30-0

Havolalar

Wikimedia fondi. 2010 yil.

Boshqa lug'atlarda "Standart model" nima ekanligini ko'ring:

STANDARD MODEL, eng to'liq tavsifi bo'lgan INTER PARTICLES va ularning o'zaro ta'siri modeli jismoniy hodisalar elektr bilan bog'liq. Zarrachalar HADRONAlarga bo'linadi (yadro kuchlari ta'sirida KVARKLARga aylanadi), ... ... Ilmiy-texnik entsiklopedik lug'at

Elementar zarrachalar fizikasida asosiy to'daga ko'ra nazariya. (fundamental) elementar zarralar kvarklar va leptonlardir. Kvarklar adronlarga bog'langan kuchli o'zaro ta'sir glyuonlarning almashinuvi orqali amalga oshiriladi. Electrowweak ...... Tabiiy fan. ensiklopedik lug'at

- ... Vikipediya

Standart xalqaro savdo modeli- tashqi savdoning savdo qiluvchi mamlakatning asosiy makroiqtisodiy ko'rsatkichlariga: ishlab chiqarish, iste'mol, xalq farovonligiga ta'sirini ochib beruvchi xalqaro savdoning hozirgi kunda eng keng tarqalgan modeli. Iqtisodiyot: lug'at

- (Heckscher Ohlin modeli) Turli xil sanoat tuzilmalariga ega bo'lgan mamlakatlar o'rtasidagi tashqi savdoning standart modeli (tarmoq ichidagi savdo), uning shved yaratuvchilari nomi bilan atalgan. Ushbu modelga ko'ra, mamlakatlar bir xil ishlab chiqarishga ega ... ... Iqtisodiy lug'at

Dunyoning ilmiy surati (DKM) (tabiatshunoslikdagi fundamental tushunchalardan biri) bilimlarni tizimlashtirishning maxsus shakli, turli ilmiy nazariyalarni sifat jihatdan umumlashtirish va g‘oyaviy sintezidir. Umumiy ... ... Vikipediya haqidagi g'oyalarning yaxlit tizimi bo'lish

C Standart kutubxonasi assert.h kompleks.h ctype.h errno.h fenv.h float.h inttypes.h iso646.h limits.h locale.h math.h setjmp.h signal.h stdarg.h stdbool.h stddef. h ... Vikipediya

FAN FANINING STANDART TUSHUNCHASI mantiqiy shakl uslubiy tahlil neopozitivistik fan falsafasining sezilarli ta'siri ostida rivojlangan tabiatshunoslik nazariyalari. Fanning standart kontseptsiyasi doirasida nazariyaning xususiyatlari (... ... deb talqin qilinadi) Falsafiy entsiklopediya

Neopozitivistik fan falsafasining sezilarli ta'siri ostida ishlab chiqilgan tabiatshunoslik nazariyalarini mantiqiy va uslubiy tahlil qilish shakli. Fanning standart kontseptsiyasi doirasida nazariyaning xususiyatlari (ilmiy jihatdan mazmunli ... ... Falsafiy entsiklopediya

Kitoblar

• Zarrachalar fizikasi - 2013. Kvant elektrodinamika va standart model, O. M. Boyarkin, G. G. Boyarkina. Elementar zarralar fizikasining zamonaviy kursini o'z ichiga olgan ikki jildlik kitobning ikkinchi jildida kvant elektrodinamika haqiqiy o'zaro ta'sirlar nazariyasining birinchi namunasi sifatida ko'rib chiqiladi.

Shaklda. 11.1 Biz barcha ma'lum zarralarni sanab o'tdik. Bular koinotning qurilish bloklari, hech bo'lmaganda ushbu maqolani yozish paytidagi nuqtai nazar, lekin biz yana bir nechta narsani kashf qilishni kutmoqdamiz - ehtimol biz Xiggs bozonini yoki sirli qorong'u materiya bilan bog'liq bo'lgan yangi zarrachani ko'ramiz. ko'p miqdorda mavjud bo'lib, bu butun olamni tasvirlash uchun zarurdir. Yoki, ehtimol, biz simlar nazariyasi tomonidan bashorat qilingan supersimmetrik zarralarni yoki kosmosning qo'shimcha o'lchamlariga xos bo'lgan Kaluza-Klein qo'zg'alishlarini yoki texnologik kvarklarni yoki lepto-kvarklarni kutmoqdamiz yoki ... nazariy dalillar juda ko'p va bu javobgarlik uchun javobgardir. qidiruv maydonini toraytirish, noto'g'ri nazariyalarni istisno qilish va oldinga yo'lni ko'rsatish uchun LHCda tajriba o'tkazadiganlar.

Guruch. 11.1. Tabiat zarralari

Ko'rish va teginish mumkin bo'lgan hamma narsa; Har bir jonsiz mashina, har bir tirik mavjudot, har bir tosh, Yer sayyorasidagi har bir odam, kuzatiladigan koinotdagi 350 milliard galaktikaning har biridagi har bir sayyora va yulduz birinchi ustundagi zarralardan iborat. Siz o'zingiz faqat uchta zarracha - yuqoriga va pastga kvarklar va elektronning kombinatsiyasidan iboratsiz. Kvarklar atom yadrosini tashkil qiladi va elektronlar, yuqorida aytib o'tganimizdek, kimyoviy jarayonlar uchun javobgardir. Birinchi ustundan qolgan zarracha, neytrino, sizga unchalik tanish bo'lmasligi mumkin, ammo Quyosh tanangizning har kvadrat santimetrini har soniyada 60 milliard zarracha bilan teshib o'tadi. Ular asosan sizdan va butun Yerdan kechiktirmasdan o'tadi - shuning uchun siz ularni hech qachon payqamadingiz va ularning mavjudligini his qilmadingiz. Ammo ular, biz yaqinda ko'rib chiqamiz, Quyosh energiyasini ta'minlaydigan jarayonlarda asosiy rol o'ynaydi va shuning uchun bizning hayotimizni amalga oshiradi.

Ushbu to'rtta zarra materiyaning birinchi avlodini tashkil qiladi - to'rtta asosiy tabiiy o'zaro ta'sirlar bilan birga, bu koinotni yaratish uchun zarur bo'lgan narsadir. Biroq, hali to'liq tushunilmagan sabablarga ko'ra, tabiat bizga yana ikkita avlodni - birinchisining klonlarini taqdim etishni tanladi, faqat bu zarralar kattaroqdir. Ular rasmning ikkinchi va uchinchi ustunlarida keltirilgan. 11.1. Yuqori kvark, xususan, massa jihatidan boshqa asosiy zarralardan ustundir. U Milliy tezlatkich laboratoriyasining tezlatgichida topilgan. 1995 yilda Chikago yaqinidagi Enriko Fermi proton massasidan 180 baravar ko'proq bo'lgan. Nega eng yuqori kvark shunday yirtqich hayvon bo'lib chiqdi, chunki u elektron kabi nuqtaga o'xshaydi, hanuzgacha sir bo'lib qolmoqda. Garchi bu qo'shimcha materiya avlodlari koinotning normal ishlarida bevosita rol o'ynamasa ham, ular Katta portlashdan so'ng darhol asosiy o'yinchilar bo'lishgan ... Lekin bu boshqa hikoya.

Shaklda. 11.1, o'ng ustunda o'zaro ta'sir tashuvchisi zarralari ham ko'rsatilgan. Gravitatsiya jadvalda ko'rsatilmagan. Standart modelning hisob-kitoblarini tortishish nazariyasiga o'tkazishga urinish ma'lum qiyinchiliklarga duch keladi. Ba'zilarining tortishish kvant nazariyasida yo'qligi muhim xususiyatlar, Standart Modelning xarakteristikasi, u erda bir xil usullarni qo'llashga imkon bermaydi. Biz u umuman yo'q deb da'vo qilmaymiz; string nazariyasi tortishish kuchini hisobga olishga urinishdir, ammo hozirgacha bu urinishning muvaffaqiyati cheklangan. Gravitatsiya juda zaif bo'lgani uchun u zarralar fizikasi tajribalarida muhim rol o'ynamaydi va bu juda pragmatik sababga ko'ra, biz bu haqda boshqa gapirmaymiz. Oxirgi bobda biz foton elektr zaryadlangan zarralar orasidagi elektromagnit o'zaro ta'sirning tarqalishida vositachi bo'lib xizmat qilishini aniqladik va bu xatti-harakat yangi tarqalish qoidasi bilan belgilanadi. Zarrachalar V va Z kuchsiz kuch uchun ham xuddi shunday qiling va glyuonlar kuchli kuchni olib yuradi. Kuchlarning kvant tavsiflari o'rtasidagi asosiy farqlar tarqalish qoidalarining har xilligi bilan bog'liq. Ha, hamma narsa (deyarli) juda oddiy va biz rasmda ba'zi yangi tarqalish qoidalarini ko'rsatdik. 11.2. Kvant elektrodinamika bilan o'xshashlik kuchli va zaif o'zaro ta'sirlarning ishlashini tushunishni osonlashtiradi; biz faqat ular uchun tarqalish qoidalari nima ekanligini tushunishimiz kerak, shundan so'ng biz oxirgi bobda kvant elektrodinamiği uchun bergan bir xil Feynman diagrammalarini chizishimiz mumkin. Yaxshiyamki, tarqalish qoidalarini o'zgartirish jismoniy dunyo uchun juda muhimdir.

Guruch. 11.2. Kuchli va zaif shovqinlar uchun ba'zi bir tarqalish qoidalari

Agar biz kvant fizikasi bo'yicha darslik yozayotgan bo'lsak, biz rasmda ko'rsatilganlarning har biri uchun tarqalish qoidalarini chiqarishga o'tishimiz mumkin edi. 11.2 jarayonlar va boshqalar uchun. Bu qoidalar Feynman qoidalari sifatida tanilgan va ular keyinchalik sizga yoki kompyuter dasturiga kvant elektrodinamika bobida qilganimizdek u yoki bu jarayonning ehtimolini hisoblashda yordam beradi.

Ushbu qoidalar bizning dunyomiz haqida juda muhim narsani aks ettiradi va ularni oddiy rasmlar va pozitsiyalar to'plamiga qisqartirish mumkinligi juda baxtli. Ammo biz aslida kvant fizikasi bo'yicha darslik yozmayapmiz, shuning o'rniga keling, yuqori o'ngdagi diagrammaga e'tibor qarataylik: bu tarqalish qoidasi yerdagi hayot uchun ayniqsa muhimdir. U yuqoriga ko'tarilgan kvarkning pastga kvarkga qanday kirib borishini ko'rsatadi V-zarracha va bu xatti-harakatlar Quyoshning yadrosida ulkan natijalarga olib keladi.

Quyosh protonlar, neytronlar, elektronlar va fotonlarning gazsimon dengizi bo'lib, hajmi million yer sharlaridir. Bu dengiz o'z tortishish kuchi ostida qulab tushadi. Ajoyib siqilish quyosh yadrosini 15 000 000 ℃ ga qizdiradi va bu haroratda protonlar geliy yadrolarini hosil qilish uchun birlasha boshlaydi. Bu yulduzning tashqi qatlamlariga bosimni oshiradigan energiyani chiqaradi va ichki tortishish kuchini muvozanatlashtiradi.

Biz ushbu xavfli muvozanat masofasini epilogda batafsilroq ko'rib chiqamiz, ammo hozircha biz "protonlar bir-biri bilan birlasha boshlaydi" nimani anglatishini tushunmoqchimiz. Bu etarlicha sodda ko'rinadi, ammo quyosh yadrosida bunday qo'shilishning aniq mexanizmi 1920 va 1930 yillarda doimiy ilmiy munozaralar manbai bo'lgan. Ingliz olimi Artur Eddington birinchi boʻlib Quyoshning energiya manbai yadro sintezi degan fikrni ilgari surdi, biroq tezda maʼlum boʻldiki, harorat oʻsha paytda maʼlum boʻlgan fizika qonunlariga muvofiq bu jarayonni boshlash uchun juda past boʻlib tuyuldi. Biroq, Eddington o'zini tutdi. Uning so'zlari hammaga ma'lum: "Biz bilan shug'ullanayotgan geliy bir vaqtning o'zida biron bir joyda paydo bo'lgan bo'lishi kerak. Biz tanqidchi bilan yulduzlar bu jarayon uchun yetarli darajada issiq emasligi haqida bahslashmaymiz; Biz unga issiqroq joy topishni taklif qilamiz.

Muammo shundaki, quyosh yadrosidagi ikkita tez harakatlanuvchi proton bir-biriga yaqinlashganda, ular elektromagnit o'zaro ta'sir (yoki kvant elektrodinamiği tili bilan aytganda, fotonlar almashinuvi orqali) orqali qaytariladi. Birlashish uchun ular deyarli to'liq bir-biriga yaqinlashishlari kerak va quyosh protonlari, Eddington va uning hamkasblari yaxshi bilishganlaridek, o'zaro elektromagnit repulsiyani engish uchun etarlicha tez harakat qilmaydi (chunki Quyosh etarlicha issiq emas). Rebus quyidagicha hal qilinadi: oldinga chiqadi V-zarracha va vaziyatni saqlaydi. To'qnashuvda protonlardan biri neytronga aylanib, yuqoridagi kvarklardan birini pastga kvarkga aylantirishi mumkin, bu rasmda sochilish qoidasi rasmida ko'rsatilgan. 11.2. Endi yangi hosil bo'lgan neytron va qolgan proton juda yaqin birlashishi mumkin, chunki neytron hech qanday elektr zaryadini olib yurmaydi. Kvant maydon nazariyasi tilida bu neytron va proton bir-birini qaytaradigan fotonlar almashinuvi sodir bo'lmaydi, degan ma'noni anglatadi. Elektromagnit repulsiyadan ozod bo'lgan proton va neytron bir-biriga qo'shilib (kuchli o'zaro ta'sir orqali) deytron hosil qiladi, bu tezda geliy hosil bo'lishiga olib keladi va yulduzga hayot baxsh etadigan energiyani chiqaradi. Ushbu jarayon rasmda ko'rsatilgan. 11.3 va haqiqatni aks ettiradi V-zarracha uzoq umr ko'rmaydi, pozitron va neytrinoga parchalanadi - bu sizning tanangiz bo'ylab shunday miqdorda uchib o'tadigan neytrinolarning manbai. Eddingtonning quyosh energiyasi manbai sifatida termoyadroviyni jangarilar bilan himoya qilishi oqlandi, garchi uning tayyor yechimi yo'q edi. V CERN da nima bo'layotganini tushuntiruvchi zarracha topildi Z- 1980-yillarda zarracha.

Guruch. 11.3. Pozitron va neytrino emissiyasi bilan zaif o'zaro ta'sir doirasida protonning neytronga aylanishi. Bu jarayonsiz Quyosh porlay olmasdi

Standart model haqidagi qisqacha sharhimizni yakunlash uchun keling, kuchli kuchga murojaat qilaylik. Tarqalish qoidalari shundayki, faqat kvarklar glyuonlarga kirishi mumkin. Bundan tashqari, ular hamma narsadan ko'ra ko'proq shunday qilishadi. Glyuonlarni chiqarishga moyillik kuchli kuchning o'z nomini olganligi va glyuonlarning tarqalishi musbat zaryadlangan protonning o'zini yo'q qilishga olib keladigan elektromagnit itarish kuchini engishga qodir ekanligining sababidir. Yaxshiyamki, kuchli yadro kuchi faqat qisqa masofaga tarqaladi. Gluonlar 1 femtometrdan (10-15 m) ko'p bo'lmagan masofani bosib o'tadi va yana parchalanadi. Glyuonlarning ta'siri juda cheklangan bo'lishining sababi, ayniqsa, butun koinot bo'ylab sayohat qila oladigan fotonlar bilan solishtirganda, glyuonlarning boshqa glyuonlarga aylanishi mumkin, bu rasmning oxirgi ikkita diagrammasida ko'rsatilgan. 11.2. Glyuonlarning bu hiylasi kuchli o'zaro ta'sirni elektromagnitdan ajratib turadi va uning faoliyat sohasini atom yadrosi tarkibi bilan cheklaydi. Fotonlarda bunday o'z-o'zidan o'tish yo'q, bu yaxshi, chunki aks holda siz oldingizda nima bo'layotganini ko'ra olmaysiz, chunki sizga qarab uchayotgan fotonlar sizning chiziq bo'ylab harakatlanuvchilar tomonidan qaytariladi. ko'rish. Biz umuman ko'ra olishimiz tabiatning mo''jizalaridan biri bo'lib, bu fotonlar kamdan-kam hollarda o'zaro ta'sir qilishini eslatib turadi.

Biz bu yangi qoidalar qayerdan kelib chiqqanini va nima uchun Koinotda bunday zarralar to'plami borligini tushuntirmadik. Buning sabablari ham bor: aslida biz bu savollarning birortasiga javobni bilmaymiz. Bizning koinotimizni tashkil etuvchi zarralar - elektronlar, neytrinolar va kvarklar - bizning ko'z o'ngimizda sodir bo'layotgan kosmik dramaning asosiy aktyorlari, ammo hozircha bizda aktyorlar nima uchun bunday bo'lishi kerakligini tushuntirishning ishonchli usullari yo'q.

Biroq, to'g'ri, zarralar ro'yxati berilganda, biz ularning bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilish usulini, tarqalish qoidalari bilan belgilangan qisman taxmin qilishimiz mumkin. Fiziklar tarqalish qoidalarini havodan tanlamadilar: barcha holatlarda ular zarrachalarning o'zaro ta'sirini tavsiflovchi nazariya o'lchov o'zgarmasligi deb ataladigan ba'zi qo'shimchalar bilan kvant maydon nazariyasi bo'lishi kerakligi asosida bashorat qilinadi.

Tarqalish qoidalarining kelib chiqishini muhokama qilish bizni kitobning asosiy yo'nalishidan juda uzoqqa olib boradi - lekin biz yana takror aytmoqchimizki, asosiy qonunlar juda oddiy: Koinot zarrachalardan iborat bo'lib, harakatlanuvchi va o'zaro ta'sir qiladi. o'tish va tarqalish qoidalari to'plami. Biz ushbu qoidalardan "bir narsa" ehtimolini hisoblashda foydalanishimiz mumkin. davom etayapdi, har bir soat yuzi o'sha "nimadir"ning har qanday usuliga mos keladigan soat yuzlari qatorlarini qo'shish yuz berishi mumkin .

Massaning kelib chiqishi

Zarrachalar ham nuqtadan nuqtaga sakrashi, ham sochilishi mumkinligini aytib, biz kvant maydon nazariyasi sohasiga kiramiz. O'tish va tarqalish - u deyarli hamma narsadir. Biroq, biz hozirgacha massa haqida gapirmadik, chunki biz eng qiziqarlisini oxirgi uchun qoldirishga qaror qildik.

Zamonaviy zarrachalar fizikasi massaning kelib chiqishi haqidagi savolga javob berishga chaqiriladi va uni yangi zarracha bilan bog'langan fizikaning go'zal va hayratlanarli bo'limi yordamida beradi. Bundan tashqari, bu nafaqat biz uni ushbu kitob sahifalarida uchratmaganligimiz ma'nosida, balki Yer yuzida hali hech kim uni "yuzma-yuz" uchratmaganligi uchun ham yangilikdir. Bu zarracha Xiggs bozoni deb ataladi va LHC uni topishga yaqin. 2011 yilning sentyabriga kelib, biz ushbu kitobni yozayotganimizda, LHCda Xiggs bozoniga o'xshash qiziq bir ob'ekt kuzatildi, ammo hozirgacha bu yoki yo'qligini aniqlash uchun etarli voqealar sodir bo'lmadi. Ehtimol, bu faqat qiziqarli signallar bo'lib, keyingi tekshiruvdan so'ng g'oyib bo'ldi. Massaning kelib chiqishi haqidagi savol, ayniqsa, diqqatga sazovordir, chunki unga javob bizning massa nima ekanligini bilish istagidan tashqari qimmatlidir. Keling, bu juda sirli va g'alati tuzilgan jumlani batafsilroq tushuntirishga harakat qilaylik.

Kvant elektrodinamikasida fotonlar va elektronlar haqida gapirganda, biz ularning har biri uchun o'tish qoidasini kiritdik va bu qoidalar boshqacha ekanligini ta'kidladik: nuqtadan o'tish bilan bog'liq elektron uchun A aynan V belgisidan foydalandik P(A, B), va foton bilan bog'langan tegishli qoida uchun belgi L (A, B). Ushbu ikki holatda qoidalar qanchalik farq qilishini ko'rib chiqish vaqti keldi. Farqi shundaki, masalan, elektronlar ikki turga bo'linadi (biz bilganimizdek, ular ikki xil usuldan birida "aylanadi") va fotonlar uchga bo'linadi, ammo bu farq bizni hozir qiziqtirmaydi. Biz yana bir narsaga e'tibor qaratamiz: elektronning massasi bor, foton esa yo'q. Bu biz o'rganadigan narsadir.

Shaklda. 11.4 zarrachaning massa bilan tarqalishini qanday tasvirlashimiz mumkin bo'lgan variantlardan birini ko'rsatadi. Rasmdagi zarracha nuqtadan sakrab chiqadi A aynan V bir necha bosqichda. U nuqtadan ketadi A 1-bandga, 1-banddan 2-bandga va hokazo, oxir-oqibat u 6-banddan nuqtaga yetguncha davom etadi. V. Qizig'i shundaki, bu shaklda har bir sakrash qoidasi massasi nolga teng bo'lgan zarracha uchun qoidadir, lekin bitta muhim ogohlantirish bilan: har safar zarracha yo'nalishini o'zgartirganda, biz soatni kamaytirish uchun yangi qoidani qo'llashimiz kerak va pasayish miqdori tasvirlangan zarrachalarning massasiga teskari proportsionaldir. Bu shuni anglatadiki, soatning har bir o'zgarishida og'ir zarralar bilan bog'liq soatlar engilroq zarrachalar bilan bog'liq soatlarga qaraganda kamroq keskin kamayadi. Ushbu qoida tizimli ekanligini ta'kidlash muhimdir.

Guruch. 11.4. Bir nuqtadan harakatlanuvchi massiv zarracha A aynan V

Zigzag ham, soatning qisqarishi ham to'g'ridan-to'g'ri Feynmanning boshqa taxminlarsiz massiv zarrachaning tarqalishi qoidalaridan kelib chiqadi. Shaklda. 11.4 zarrachani nuqtadan urishning faqat bitta usulini ko'rsatadi A aynan V- oltita aylanish va oltita qisqartirishdan keyin. Bir nuqtadan o'tadigan massiv zarracha bilan bog'liq oxirgi soat yuzini olish uchun A aynan V, biz, har doimgidek, zarracha nuqtadan zigzag yo'lini yaratishi mumkin bo'lgan barcha mumkin bo'lgan usullar bilan bog'liq bo'lgan cheksiz sonli soat yuzlarini qo'shishimiz kerak. A aynan V. Eng oson yo'li - bu burilishlarsiz to'g'ri yo'l, lekin siz juda ko'p burilishli marshrutlarni ham hisobga olishingiz kerak bo'ladi.

Nol massali zarralar uchun har bir aylanish bilan bog'liq pasayish omili o'likdir, chunki u cheksizdir. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, birinchi burilishdan keyin biz dialni nolga tushiramiz. Shunday qilib, massasi bo'lmagan zarralar uchun faqat to'g'ridan-to'g'ri yo'nalish muhim - boshqa traektoriyalar hech qanday soat yuziga to'g'ri kelmaydi. Bu biz kutgan narsadir: massasiz zarralar uchun biz sakrash qoidasidan foydalanishimiz mumkin. Biroq, massasi nolga teng bo'lmagan zarralar uchun burilishlarga ruxsat beriladi, garchi zarracha juda engil bo'lsa, u holda pasayish omili ko'p burilishli traektoriyalarga qattiq veto qo'yadi.

Shunday qilib, eng ehtimoliy yo'nalishlar bir nechta burilishlarni o'z ichiga oladi. Aksincha, og'ir zarralar burilish paytida juda ko'p pasayish omiliga duch kelmaydi, shuning uchun ular ko'pincha zigzag yo'llari bilan tavsiflanadi. Shuning uchun biz og'ir zarralarni bir nuqtadan harakatlanadigan massasiz zarralar deb hisoblashimiz mumkin A aynan V zigzag. Zigzaglar soni biz "massa" deb ataydigan narsadir.

Bularning barchasi ajoyib, chunki endi bizda massiv zarralarni ifodalashning yangi usuli mavjud. Shaklda. 11.5 nuqtadan massasi ortib borayotgan uch xil zarrachaning tarqalishini ko'rsatadi A aynan V. Barcha holatlarda, ularning yo'lidagi har bir "zigzag" bilan bog'liq bo'lgan qoida, massasiz zarracha qoidasi bilan bir xil bo'ladi va har bir burilish uchun siz soat ko'rinishidagi pasayish bilan to'lashingiz kerak. Lekin juda hayajonlanmang: biz hali biror fundamental narsani tushuntirmadik. Hozirgacha “ommaviy” so‘zini “zigzagga moyillik” so‘zlari bilan almashtirish bo‘ldi. Buni qilish mumkin, chunki ikkala variant ham massiv zarrachaning tarqalishining matematik jihatdan ekvivalent tavsifidir. Ammo bunday cheklovlarga qaramay, bizning xulosalarimiz qiziqarli ko'rinadi va endi biz bu shunchaki matematik qiziqish emasligini bilib oldik.

Guruch. 11.5. Massasi ortib borayotgan zarralar bir nuqtadan harakatlanadi A aynan V. Zarra qanchalik massiv bo'lsa, uning harakatida zigzaglar shunchalik ko'p bo'ladi

Tezlik bilan spekulyativ sohaga boring - garchi siz ushbu kitobni o'qiyotganingizda, nazariya allaqachon tasdiqlangan bo'lishi mumkin.

Hozirgi vaqtda LHCda umumiy energiyasi 7 TeV bo'lgan protonlarning to'qnashuvi sodir bo'lmoqda. TeV - bu teraelektronvolt bo'lib, agar elektron 7 000 000 million voltlik potentsial farqdan o'tganda ega bo'ladigan energiyaga mos keladi. Taqqoslash uchun e'tibor bering, bu katta portlashdan keyin subatomik zarralar soniyaning trilliondan bir qismiga ega bo'lgan taxminan energiyadir va bu energiya to'g'ridan-to'g'ri havodan 7000 proton massasiga (Eynshteyn bo'yicha) teng bo'lgan massa hosil qilish uchun etarli. formula E=mc²). Va bu hisoblangan energiyaning faqat yarmi: agar kerak bo'lsa, LHC yanada yuqori tezlikni yoqishi mumkin.

Dunyoning 85 mamlakati ushbu ulkan jasoratli eksperimentni yaratish va boshqarish uchun kuchlarni birlashtirganining asosiy sabablaridan biri - bu asosiy zarralar massasini yaratish uchun mas'ul mexanizmni topish istagi. Massaning kelib chiqishi haqidagi eng keng tarqalgan g'oya uning zigzaglar bilan bog'liqligi va boshqa zarralar koinot bo'ylab harakatlanishida "urilib" keladigan yangi asosiy zarrachani o'rnatishdir. Bu zarra Xiggs bozonidir. Standart modelga ko'ra, Xiggs bozonisiz asosiy zarralar zigzaglarsiz joydan ikkinchi joyga sakrab o'tadi va koinot juda boshqacha bo'lar edi. Ammo agar biz bo'sh bo'shliqni Xiggs zarralari bilan to'ldirsak, ular zarralarni burishi mumkin, bu esa ularni zigzagga olib keladi, bu biz allaqachon aniqlaganimizdek, "massa" paydo bo'lishiga olib keladi. Bu xuddi gavjum bardan o‘tayotganga o‘xshaydi: siz chapdan o‘ngga surilasiz va barga deyarli zigzag bilan yo‘l olasiz.

Xiggs mexanizmi o'z nomini Edinburglik nazariyotchi Piter Xiggsdan oladi; bu tushuncha zarralar fizikasiga 1964 yilda kiritilgan. Bu g'oya aniq havoda edi, chunki uni bir vaqtning o'zida bir nechta odam aytdi: birinchi navbatda, albatta, Xiggsning o'zi, shuningdek, Bryusselda ishlagan Robert Braut va Fransua Engler va londonliklar Jerald Guralnik, Karl. Xagan va Tom Kibble. Ularning ishi, o'z navbatida, Verner Heisenberg, Yoichiro Nambu, Jefri Goldstone, Filipp Anderson va Stiven Vaynberg kabi ko'plab o'tmishdoshlarning oldingi ishlariga asoslangan edi. 1979 yilda Sheldon Glashow, Abdus Salam va Vaynberg ushbu g'oyani to'liq tushunishgan. Nobel mukofoti, zarralar fizikasining standart modelidan boshqa narsa emas. Fikrning o'zi juda oddiy: bo'sh joy aslida bo'sh emas, bu zigzag harakati va massa paydo bo'lishiga olib keladi. Ammo bizda hali tushuntirish uchun ko'p narsa borligi aniq. Qanday qilib bo'sh bo'shliq birdan Xiggs zarralari bilan to'lib ketgan - biz buni ertaroq payqamagan bo'larmidik? Va bu g'alati holat qanday paydo bo'ldi? Bu taklif haqiqatan ham g'ayrioddiy ko'rinadi. Bundan tashqari, biz nima uchun ba'zi zarralar (masalan, fotonlar) massaga ega emas, boshqalari esa ( V bozonlar va yuqori kvarklar) kumush yoki oltin atomi massasiga teng massaga ega.

Ikkinchi savolga javob berish birinchisiga qaraganda osonroq, hech bo'lmaganda birinchi qarashda. Zarrachalar bir-biri bilan faqat tarqalish qoidasiga ko'ra o'zaro ta'sir qiladi; Higgs zarralari bu borada farq qilmaydi. Yuqori kvark uchun tarqalish qoidasi uning Xiggs zarrasi bilan qo'shilish ehtimolini anglatadi va soat yuzidagi mos keladigan pasayish (barcha tarqalish qoidalariga ko'ra pasayuvchi omil mavjudligini unutmang) engilroq holatga qaraganda ancha kam ahamiyatli bo'ladi. kvarklar. "Shuning uchun" yuqori kvark yuqori kvarkdan juda kattaroqdir. Biroq, bu, albatta, tarqalish qoidasi nima uchun aynan shunday ekanligini tushuntirmaydi. V zamonaviy fan Bu savolga javob tushkunlikka tushadi: "Chunki". Bu savol boshqalarga o'xshaydi: "Nega zarrachalarning aynan uch avlodi?" va "Nima uchun tortishish juda zaif?" Xuddi shunday, fotonlar uchun Higgs zarralari bilan juftlashishga imkon beradigan tarqalish qoidasi yo'q va natijada ular ular bilan o'zaro ta'sir qilmaydi. Bu, o'z navbatida, ular zigzag emas va hech qanday massaga ega emasligiga olib keladi. Garchi biz o'zimizni javobgarlikdan ozod qildik deb aytishimiz mumkin bo'lsa-da, bu hali ham hech bo'lmaganda qandaydir tushuntirishdir. Va shuni aytish mumkinki, agar LHC Xiggs bozonlarini aniqlashga yordam bera olsa va ular haqiqatan ham shu tarzda boshqa zarralar bilan juftlashganini tasdiqlasa, biz ishonch bilan aytishimiz mumkinki, biz tabiatning qanday ishlashini ko'rib chiqishning ajoyib usulini topdik.

Birinchi savollarimizga javob berish biroz qiyinroq. Eslatib o'tamiz, biz hayron bo'lgan edik: qanday qilib bo'sh joy Xiggs zarralari bilan to'ldirilgan? Isitish uchun, keling, aytaylik: kvant fizikasi bo'sh joy yo'qligini aytadi. Biz shunday deb ataydigan narsa subatomik zarralarning qaynab turgan girdobidir, undan qutulishning iloji yo'q. Buni hisobga olsak, bo‘sh joy Xiggs zarrachalari bilan to‘la bo‘lishi mumkin degan fikr biz uchun ancha qulay. Lekin birinchi narsa birinchi.

Eng yaqin galaktikadan millionlab yorug'lik yili uzoqlikda joylashgan yulduzlararo bo'shliqning kichik bir bo'lagini tasavvur qiling. Vaqt o'tishi bilan, zarralar doimo yo'q joydan paydo bo'lib, hech qayerga g'oyib bo'lishlari ma'lum bo'ldi. Nega? Gap shundaki, qoidalar antizarracha-zarrachani yaratish va yo'q qilish jarayoniga imkon beradi. Misolni rasmning pastki diagrammasida topish mumkin. 10.5: tasavvur qiling-a, unda elektron halqadan boshqa hech narsa yo'q. Endi diagramma elektron-pozitron juftining to'satdan paydo bo'lishi va keyinchalik yo'qolishiga mos keladi. Ilgakning chizilishi kvant elektrodinamikasining hech qanday qoidalarini buzmaganligi sababli, bu haqiqiy imkoniyat ekanligini tan olishimiz kerak: esda tutingki, sodir bo'lishi mumkin bo'lgan har qanday narsa sodir bo'ladi. Bu alohida imkoniyat bo'sh fazoning jonli hayoti uchun cheksiz ko'p variantlardan biridir va biz kvant olamida yashayotganimiz sababli, bu ehtimollarning barchasini umumlashtirish to'g'ri. Boshqacha qilib aytganda, vakuumning tuzilishi nihoyatda boy va zarrachalarning paydo bo'lishi va yo'qolishining barcha mumkin bo'lgan usullaridan iborat.

Oxirgi xatboshida biz vakuum unchalik bo'sh emasligini eslatib o'tdik, ammo uning mavjudligi haqidagi rasm juda demokratik ko'rinadi: barcha elementar zarralar o'z rollarini o'ynaydi. Xiggs bozonini nima o'ziga xos qiladi? Agar vakuum faqat antimateriya-materiya juftlarini yaratish va yo'q qilish uchun qaynoq zamin bo'lsa, unda barcha elementar zarralar nol massaga ega bo'lishda davom etardi: kvant halqalarining o'zi massa hosil qilmaydi. Yo'q, siz vakuumni boshqa narsa bilan to'ldirishingiz kerak va bu erda Xiggs zarralarining butun yuk mashinasi paydo bo'ladi. Piter Xiggs shunchaki bo'sh fazo zarralar bilan to'la degan taxminni ilgari surdi va buning sababini chuqur tushuntirishga majbur bo'lmadi. Vakuumdagi Xiggs zarralari zigzag mexanizmini yaratadi va doimo, dam olmasdan, koinotdagi har bir massiv zarra bilan o'zaro ta'sir qiladi, ularning harakatini tanlab sekinlashtiradi va massa hosil qiladi. Oddiy materiya va Xiggs zarralari bilan to'ldirilgan vakuum o'rtasidagi o'zaro ta'sirning umumiy natijasi shundan iboratki, shaklsiz dunyodan yulduzlar, galaktikalar va odamlar yashaydigan rang-barang va ajoyib bo'ladi.

Albatta, yangi savol tug'iladi: Xiggs bozonlari qayerdan paydo bo'lgan? Javob hali ham noma'lum, ammo bular deb atalmish qoldiqlar ekanligiga ishoniladi fazali o'tish Bu Katta portlashdan ko'p o'tmay sodir bo'ldi. Agar siz qish oqshomida sovuq tushganda deraza oynasiga etarlicha uzoq tikilsangiz, tungi havoning suv bug'idan sehrlangandek muz kristallarining tuzilgan mukammalligini ko'rasiz. Sovuq oynada suv bug'idan muzga o'tish fazali o'tishdir, chunki suv molekulalari muz kristallariga aylanadi; bu haroratning pasayishi tufayli shaklsiz bug 'bulutining simmetriyasining o'z-o'zidan buzilishi. Muz kristallari energiya jihatidan qulay bo'lganligi sababli hosil bo'ladi. To'p pastroq energiya holatiga erishish uchun tog'dan pastga dumalaganidek, elektronlar atom yadrolari atrofida molekulalarni bir-biriga bog'lab turuvchi bog'larni hosil qilganidek, qor parchasining kesilgan go'zalligi suv molekulalarining shaklsizga qaraganda kamroq energiya konfiguratsiyasidir. bug' buluti.

Biz shunga o'xshash narsa koinot tarixining boshida sodir bo'lganiga ishonamiz. Yangi tug'ilgan Olam dastlab gazning issiq zarralari bo'lgan, keyin kengaygan va sovib ketgan va ma'lum bo'lishicha, Higgs bozonlarisiz vakuum energetik jihatdan noqulay bo'lib chiqdi va Higgs zarralari bilan to'la vakuum holati tabiiy bo'lib qoldi. Bu jarayon, aslida, sovuq oynada suvning tomchilar yoki muzga kondensatsiyasiga o'xshaydi. Sovuq shisha ustida kondensatsiyalangan suv tomchilarining o'z-o'zidan paydo bo'lishi ular shunchaki "yo'q joydan" paydo bo'lgandek taassurot qoldiradi. Xiggs bozonlari bilan ham shunday: Katta portlashdan so'ng darhol issiq bosqichlarda vakuum tez o'tadigan kvant tebranishlari bilan qaynadi (bizning Feynman diagrammalarida halqalar bilan ifodalangan): zarralar va antizarralar hech qanday joydan paydo bo'ldi va yana hech qayerga g'oyib bo'ldi. Ammo keyin, koinot sovib ketganda, keskin bir narsa yuz berdi: to'satdan, xuddi shisha ustidagi suv tomchisi kabi, dastlab o'zaro ta'sir orqali bir-biriga bog'langan Xiggs zarralarining "kondensati" paydo bo'ldi va qisqa muddatli zarralarga birlashtirildi. suspenziya, bu orqali boshqa zarralar tarqaladi.

Vakuumning material bilan to'ldirilganligi haqidagi g'oya shuni ko'rsatadiki, biz, koinotdagi barcha narsalar kabi, ertalabki shudring tongda bo'lgani kabi, koinot sovib ketganda paydo bo'lgan ulkan kondensat ichida yashaymiz. Vakuum faqat Xiggs bozonlarining kondensatsiyasi natijasida tarkibga ega bo'ldi, deb o'ylamasligimiz uchun, biz vakuumda faqat ular emasligini ta'kidlaymiz. Koinot yanada sovib ketganda, kvarklar va glyuonlar ham kondensatsiyalangan va kvark va glyuon kondensatlari paydo bo'lganligi ajablanarli emas. Bu ikkalasining mavjudligi eksperimental tarzda aniqlangan va ular juda o'ynashadi muhim rol kuchli yadroviy kuch haqidagi tushunchamizda. Aslida, bu kondensatsiya tufayli edi katta qismi proton va neytronlarning massalari. Shunday qilib, Xiggs vakuumida biz kuzatadigan elementar zarralar massasi - kvarklar, elektronlar, tau, V- va Z-zarralar. Ko'p kvarklar proton yoki neytron hosil qilish uchun birlashganda nima sodir bo'lishini tushuntirishga kelganda, kvark kondensati o'ynaydi. Qizig'i shundaki, Xiggs mexanizmi protonlar, neytronlar va og'ir atom yadrolarining massalarini tushuntirishda nisbatan kam ahamiyatga ega bo'lsa-da, massalarni tushuntirish uchun V- va Z-zarralar juda muhim. Ular uchun kvark va glyuon kondensatlari Xiggs zarrasi bo'lmaganda taxminan 1 GeV massa hosil qiladi, ammo bu zarrachalarning eksperimental ravishda olingan massalari taxminan 100 baravar yuqori. LHC energiya zonasida ishlash uchun mo'ljallangan V- va Z-zarralar, ularning nisbatan katta massasi uchun qaysi mexanizm javobgar ekanligini aniqlash. Bu qanday mexanizm - uzoq kutilgan Xiggs bozoni yoki hech kim xayoliga ham kelmagan narsa - faqat vaqt va zarrachalar to'qnashuvi ko'rsatadi.

Keling, fikrni hayratlanarli raqamlar bilan suyultiraylik: kvarklar va glyuonlarning kondensatsiyasi natijasida 1 m3 bo'sh maydonda mavjud bo'lgan energiya aql bovar qilmaydigan 1035 joulni tashkil etadi va Xiggs zarralarining kondensatsiyasi natijasida hosil bo'lgan energiya yana 100 baravar ko'pdir. Ular birgalikda bizning Quyosh 1000 yilda ishlab chiqaradigan energiya miqdoriga teng. Aniqroq aytganda, bu "salbiy" energiya, chunki vakuum hech qanday zarrachalar bo'lmagan koinotga qaraganda pastroq energiya holatidadir. Salbiy energiya - bu kondensatlarning shakllanishiga hamroh bo'lgan bog'lovchi energiya va o'z-o'zidan sirli emas. Buning ajablanarli joyi yo'q, suvni qaynatish uchun energiya kerak bo'ladi (va bug'dan suyuqlikka faza o'tishini teskari).

Ammo hali ham bir sir bor: bo'sh maydonning har bir kvadrat metrida shunday yuqori salbiy energiya zichligi koinotga shunday halokat keltirishi kerakki, na yulduzlar, na odamlar paydo bo'ladi. Katta portlashdan keyin koinot tom ma'noda bir-biridan uchib ketadi. Agar biz zarrachalar fizikasidan vakuum kondensatsiyasi haqidagi bashoratlarni olib, ularni Eynshteynning tortishish tenglamalariga to'g'ridan-to'g'ri qo'shib, ularni butun koinotga qo'llasak, shunday bo'lar edi. Bu jirkanch jumboq kosmologik doimiy muammo sifatida tanilgan. Aslida, bu fundamental fizikaning markaziy muammolaridan biridir. U bizga vakuum va / yoki tortishish tabiatini to'liq tushunishga da'vo qilishda juda ehtiyot bo'lish kerakligini eslatadi. Biz juda asosiy narsani tushunmagunimizcha.

Ushbu jumla bilan biz hikoyani tugatamiz, chunki biz bilimimiz chegarasiga yetdik. Ma'lum bo'lganlar zonasi tadqiqotchi olim bilan ishlaydigan narsa emas. Kvant nazariyasi, kitobning boshida ta'kidlaganimizdek, murakkab va ochig'ini aytganda, g'alati obro'ga ega, chunki u moddiy zarralarning deyarli har qanday xatti-harakatlariga imkon beradi. Ammo biz ta'riflaganlarning barchasi, ushbu oxirgi bobdan tashqari, ma'lum va yaxshi tushunilgan. Sog'lom fikrga emas, balki dalillarga asoslanib, biz juda ko'p hodisalarni tasvirlay oladigan nazariyaga keldik - issiq atomlar chiqaradigan nurlardan yulduzlardagi yadro sintezigacha. Amaliy foydalanish Ushbu nazariya 20-asrning eng muhim texnologik yutug'iga - tranzistorning paydo bo'lishiga olib keldi va bu qurilmaning ishlashi dunyoga kvant yondashuvisiz mutlaqo tushunarsiz bo'lar edi.

Ammo kvant nazariyasi shunchaki tushuntirishning g'alabasi emas. Kvant nazariyasi va nisbiylik nazariyasi o'rtasidagi majburiy nikoh natijasida antimateriya nazariy zarurat sifatida paydo bo'ldi, aslida shundan keyin kashf qilindi. Spin, atomlarning barqarorligi asosiga ega bo'lgan subatomik zarrachalarning asosiy xususiyati ham dastlab nazariy bashorat bo'lib, nazariyaning barqaror bo'lishi uchun zarur bo'lgan. Va endi, ikkinchi kvant asrida, Katta adron kollayderi vakuumni o'rganish uchun noma'lum tomon yo'l oladi. Bu ilmiy taraqqiyot: oxir-oqibat hayotimizni o'zgartiradigan tushuntirishlar va bashoratlar to'plamini doimiy va ehtiyotkorlik bilan yaratish. Bu ilm-fanni hamma narsadan ajratib turadigan narsadir. Ilm-fan shunchaki boshqa nuqtai nazar emas, u hatto eng o'ralgan va syurreal tasavvur bilan ham tasavvur qilish qiyin bo'lgan haqiqatni aks ettiradi. Ilm haqiqatni o'rganishdir va agar haqiqat syurreal bo'lsa, demak u. Kvant nazariyasi kuchning eng yaxshi namunasidir ilmiy usul. Mumkin bo'lgan eng ehtiyotkorlik va batafsil eksperimentlarsiz hech kim bunga erisha olmas edi va uni yaratgan nazariy fiziklar o'zlarining oldidagi dalillarni tushuntirish uchun dunyo haqidagi chuqur o'zlarining qulay g'oyalarini bir chetga surib qo'yishga muvaffaq bo'lishdi. Ehtimol, vakuum energiyasining siri yangi kvant sayohatiga chaqiruvdir; ehtimol LHC yangi va tushunarsiz ma'lumotlarni taqdim etadi; Ehtimol, bu kitobdagi hamma narsa chuqurroq rasmga yaqinroq bo'lib chiqadi - bizning kvant koinotimizni tushunish uchun ajoyib sayohat davom etmoqda.

Biz bu kitob haqida o‘ylaganimizda, uni qanday tugatish haqida bir muddat bahslashdik. Men kvant nazariyasining intellektual va amaliy kuchining aksini topmoqchi bo'ldim, bu hatto eng shubhali o'quvchini fan haqiqatan ham dunyoda sodir bo'layotgan narsalarni har bir tafsilotda aks ettirishiga ishontiradi. Biz ikkalamiz ham bunday aks ettirish mavjudligiga rozi bo'ldik, garchi u algebrani biroz tushunishni talab qiladi. Biz tenglamalarni sinchkovlik bilan ko'rib chiqmasdan fikr yuritish uchun qo'limizdan kelganicha harakat qildik, ammo bu erda buni oldini olishning iloji yo'q, shuning uchun biz hech bo'lmaganda ogohlantirish beramiz. Shunday qilib, kitobimiz shu erda tugaydi, hatto ko'proq bo'lishni xohlasangiz ham. Epilogda - eng ishonchli, bizning fikrimizcha, kvant nazariyasi kuchini namoyish qilish. Omad tilaymiz - va sayohatingiz yaxshi bo'lsin.

Epilog: Yulduzlarning o'limi

Ko'pgina yulduzlar halok bo'lganda, ko'plab elektronlar bilan o'ralgan yadroviy moddaning o'ta zich to'plari bo'lib qoladilar. Bular oq mittilar deb ataladi. Taxminan 5 milliard yildan so'ng yadro yoqilg'isi tugashi bilan Quyoshning taqdiri va hatto Galaktikamizdagi yulduzlarning 95% dan ortig'ining taqdiri shunday bo'ladi. Faqat qalam, qog'oz va boshingizning bir qismini ishlatib, bunday yulduzlarning mumkin bo'lgan eng katta massasini hisoblashingiz mumkin. Birinchi marta 1930 yilda Subramanyan Chandrasekhar tomonidan kvant nazariyasi va nisbiylik nazariyasidan foydalangan holda amalga oshirilgan bu hisob-kitoblar ikkita aniq bashoratni amalga oshirdi. Birinchidan, bu Pauli printsipiga ko'ra, o'z tortishish kuchi bilan halokatdan xalos bo'ladigan oq mittilar - materiya to'plarining mavjudligi haqidagi bashorat edi. Ikkinchidan, agar biz har xil nazariy chizmalar yozilgan qog'ozdan uzoqroqqa qarasak va tungi osmonga qarasak, biz hech qachon Biz massasi Quyoshimizdan 1,4 baravar ko'p bo'lgan oq mitti ko'rmaymiz. Bu ikkala taxmin ham nihoyatda jasur.

Bugungi kunda astronomlar allaqachon 10 000 ga yaqin oq mittilarni kataloglashtirgan. Ularning aksariyati taxminan 0,6 quyosh massasiga ega va eng kattasi qayd etilgan biroz kamroq 1,4 quyosh massasi. Bu 1,4 raqam ilmiy uslubning g'alabasidan dalolat beradi. U yadro fizikasi, kvant fizikasi va Eynshteynning maxsus nisbiylik nazariyasi - 20-asr fizikasining uchta ustunini tushunishga asoslangan. Uning hisob-kitobi, shuningdek, biz ushbu kitobda duch kelgan tabiatning asosiy konstantalarini talab qiladi. Epilogning oxiriga kelib, biz maksimal massa nisbati bilan aniqlanganligini bilib olamiz

Biz yozgan narsalarga diqqat bilan qarang: natija Plank doimiysiga, yorug'lik tezligiga, Nyutonning tortishish doimiysiga va protonning massasiga bog'liq. Ajablanarlisi shundaki, biz asosiy konstantalar birikmasidan foydalanib, o'layotgan yulduzning eng katta massasini taxmin qilishimiz mumkin. Tenglamada paydo bo'ladigan tortishish, nisbiylik va harakat kvantining uch tomonlama birikmasi ( hc/G)½, Plank massasi deb ataladi va raqamlarni almashtirganda, u taxminan 55 mkg, ya'ni qum donasining massasiga teng ekanligi ayon bo'ladi. Shuning uchun, g'alati darajada, Chandrasekhar chegarasi ikki massa - qum donasi va proton yordamida hisoblanadi. Bunday arzimas miqdorlardan koinot massasining yangi asosiy birligi - o'layotgan yulduzning massasi hosil bo'ladi. Chandrasekhar chegarasi qanday olinishini tushuntirish uchun biz uzoq davom etishimiz mumkin, lekin buning o'rniga biz biroz oldinga boramiz: biz haqiqiy hisob-kitoblarni tasvirlaymiz, chunki ular jarayonning eng qiziqarli qismidir. Biz aniq natijaga erisha olmaymiz (quyosh massasi 1,4), lekin biz unga yaqinlashamiz va professional fiziklar doimo taniqli fizik tamoyillarga murojaat qilib, sinchkovlik bilan ko'rib chiqilgan mantiqiy harakatlar ketma-ketligi orqali qanday chuqur xulosalar chiqarishlarini ko'ramiz. Hech qachon bizning so'zimizni qabul qilishingiz shart emas. Salqin bo'lib, biz sekin va muqarrar ravishda hayratlanarli xulosalarga yaqinlashamiz.

Keling, savoldan boshlaylik: yulduz nima? Ko'rinadigan koinot vodorod va geliydan tashkil topganligi deyarli aniq, bu Katta portlashdan keyingi dastlabki daqiqalarda hosil bo'lgan ikkita eng oddiy element. Taxminan yarim milliard yillik kengayishdan so'ng, koinot shunchalik sovuq bo'ldiki, gaz bulutlaridagi zichroq hududlar o'zlarining tortishish kuchi ostida to'plana boshladilar. Bular galaktikalarning birinchi rudimentlari edi va ularning ichida kichikroq "bo'laklar" atrofida birinchi yulduzlar shakllana boshladi.

Ushbu prototip yulduzlardagi gaz qulashi bilan qizib ketdi, buni velosiped nasosi bo'lgan har bir kishi biladi: gaz siqilganida qizib ketadi. Gaz 100 000 ℃ atrofida haroratga yetganda, elektronlar vodorod va geliy yadrolari atrofidagi orbitalarda ushlab turolmaydi va atomlar yadro va elektronlardan tashkil topgan issiq plazma hosil qilish uchun parchalanadi. Issiq gaz kengayishga harakat qilib, keyingi qulashiga qarshilik ko'rsatadi, ammo etarli massa bilan tortishish kuchini oladi.

Protonlar musbat elektr zaryadiga ega bo'lgani uchun ular bir-birini itaradilar. Ammo gravitatsiyaviy qulash kuchayib bormoqda, harorat ko'tarilishda davom etmoqda va protonlar tezroq va tezroq harakatlana boshlaydi. Vaqt o'tishi bilan, bir necha million daraja haroratda, protonlar imkon qadar tezroq harakatlanadi va zaif yadro kuchi ustun bo'lishi uchun bir-biriga yaqinlashadi. Bu sodir bo'lganda, ikkita proton bir-biri bilan reaksiyaga kirishishi mumkin: ulardan biri o'z-o'zidan neytronga aylanadi, bir vaqtning o'zida pozitron va neytrino chiqaradi (aynan 11.3-rasmda ko'rsatilganidek). Elektr itarish kuchidan ozod bo'lgan proton va neytron kuchli yadroviy o'zaro ta'sir natijasida birlashadi va deytron hosil qiladi. Bu juda katta miqdorda energiya chiqaradi, chunki xuddi vodorod molekulasining hosil bo'lishi kabi, biror narsani bir-biriga bog'lash energiya chiqaradi.

Bitta proton sintezi kundalik standartlarga ko'ra juda kam energiya chiqaradi. Bir million juft proton birlashib, parvoz paytida chivinning kinetik energiyasiga yoki nanosekunddagi 100 vattli lampochkaning energiyasiga teng energiya hosil qiladi. Ammo atom miqyosida bu juda katta miqdor; Shuni ham yodda tutingki, biz qulab tushayotgan gaz bulutining zich yadrosi haqida ketyapmiz, unda 1 sm³ ga protonlar soni 1026 ga etadi. Agar kub santimetrdagi barcha protonlar deytronlarga qo'shilsa, 10¹³ joul energiya ajralib chiqadi - etarli. kichik shaharning yillik ehtiyojlarini qondirish uchun.

Ikki protonning deytronga qo'shilishi eng noaniq sintezning boshlanishidir. Bu deytronning o'zi uchinchi proton bilan birlashishga intiladi, geliyning engilroq izotopi (geliy-3) hosil qiladi va foton chiqaradi va bu geliy yadrolari keyin juftlashadi va ikkita protonning chiqishi bilan oddiy geliyga (geliy-4) birlashadi. . Sintezning har bir bosqichida ko'proq energiya ajralib chiqadi. Bundan tashqari, transformatsiyalar zanjirining eng boshida paydo bo'lgan pozitron ham tezda atrofdagi plazmadagi elektron bilan birlashib, bir juft foton hosil qiladi. Bu chiqarilgan energiyaning barchasi fotonlar, elektronlar va yadrolarning issiq gaziga yo'naltiriladi, bu materiyaning siqilishiga qarshilik ko'rsatadi va tortishish qulashini to'xtatadi. Yulduz shunday: yadroviy termoyadroviy yadro yoqilg'isini yondirib, yulduzni barqarorlashtiradigan tashqi bosim hosil qilib, tortishish qulashining oldini oladi.

Albatta, vodorod yoqilg'isi tugagandan so'ng, uning miqdori cheklangan. Agar boshqa energiya chiqmasa, tashqi bosim to'xtaydi, tortishish kuchi yana o'z kuchini oladi va yulduz kechiktirilgan qulashini davom ettiradi. Agar yulduz etarlicha massiv bo'lsa, uning yadrosi taxminan 100 000 000 ℃ gacha qizishi mumkin. Bu bosqichda geliy - yonayotgan vodorodning qo'shimcha mahsuloti - yonadi va uning sintezini boshlaydi, uglerod va kislorod hosil qiladi va tortishish qulashi yana to'xtaydi.

Ammo yulduz geliy sintezini boshlash uchun etarlicha katta bo'lmasa nima bo'ladi? Quyosh massasining yarmidan kam bo'lgan yulduzlar bilan juda hayratlanarli narsa sodir bo'ladi. Yulduz qisqarganda, u qiziydi, lekin yadro 100 000 000 ℃ ga yetmasdan ham, biror narsa qulashni to'xtatadi. Bu Pauli printsipini hurmat qiladigan elektronlarning bosimi. Biz allaqachon bilganimizdek, Pauli printsipi atomlarning qanday barqarorligini tushunish uchun juda muhimdir. U moddaning xossalari asosida yotadi. Va uning yana bir afzalligi shundaki, u mavjud bo'lgan ixcham yulduzlarning mavjudligini tushuntiradi, garchi ular allaqachon yadro yoqilg'isini ishlab chiqqan bo'lsalar ham. Bu qanday ishlaydi?

Yulduz qisqarganda uning ichidagi elektronlar kichikroq hajmni egallay boshlaydi. Biz yulduz elektronini uning impulsi orqali tasvirlashimiz mumkin p, shu bilan uni de Broyl to'lqin uzunligi bilan bog'lash, h/p. Eslatib o'tamiz, zarrachani faqat u bilan bog'liq bo'lgan to'lqin uzunligiga teng bo'lgan to'lqin paketi bilan tasvirlash mumkin. Bu shuni anglatadiki, agar yulduz etarlicha zich bo'lsa, elektronlar bir-birining ustiga chiqishi kerak, ya'ni ularni izolyatsiya qilingan to'lqin paketlari bilan tasvirlash mumkin emas. Bu, o'z navbatida, elektronlarni tavsiflash uchun kvant mexanikasining ta'siri, xususan Pauli printsipi muhimligini anglatadi. Ikki elektron bir xil pozitsiyani egallagandek ko'rinishni boshlamaguncha elektronlar kondensatsiyalanadi va Pauli printsipi elektronlar buni qila olmasligini aytadi. Shunday qilib, hatto o'layotgan yulduzda ham elektronlar bir-biridan qochishadi, bu esa keyingi tortishish qulashidan xalos bo'lishga yordam beradi.

Yengilroq yulduzlarning taqdiri shunday. Quyosh va shunga o'xshash massadagi boshqa yulduzlar bilan nima sodir bo'ladi? Biz ularni bir necha paragraf oldin, geliyni uglerod va vodorodga yoqib yuborganimizda qoldirgan edik. Geliy ham tugasa nima bo'ladi? Ular ham o'zlarining tortishish kuchi ta'sirida qisqarishni boshlashlari kerak, ya'ni elektronlar kondensatsiyalanadi. Va Pauli printsipi, xuddi engilroq yulduzlarda bo'lgani kabi, oxir-oqibat kirib keladi va qulashni to'xtatadi. Ammo eng massiv yulduzlar uchun hatto Pauli printsipi ham hamma narsaga qodir emas. Yulduz qisqarganda va elektronlar zichlashganda, yadro qiziydi va elektronlar tezroq va tezroq harakatlana boshlaydi. Etarlicha og'ir yulduzlarda elektronlar yorug'lik tezligiga yaqinlashadi, shundan so'ng yangi narsa sodir bo'ladi. Elektronlar bunday tezlikda harakat qila boshlaganda, elektronlar tortishish kuchiga qarshilik ko'rsatishga qodir bo'lgan bosim pasayadi va ular endi bu muammoni hal qila olmaydi. Ular shunchaki tortishish kuchiga qarshi kurasha olmaydilar va qulashni to'xtata olmaydilar. Ushbu bobdagi bizning vazifamiz bu qachon sodir bo'lishini hisoblashdir va biz allaqachon eng qiziqarli narsalarni ko'rib chiqdik. Agar yulduzning massasi Quyoshning massasidan 1,4 marta yoki undan ko'p bo'lsa, elektronlar mag'lub bo'ladi va tortishish g'alaba qozonadi.

Shunday qilib, bizning hisob-kitoblarimizga asos bo'ladigan ko'rib chiqish tugaydi. Endi biz yadroviy sintezni unutib, davom etishimiz mumkin, chunki yonayotgan yulduzlar bizning manfaatlarimiz doirasidan tashqarida. Biz o'lik yulduzlar ichida nima sodir bo'layotganini tushunishga harakat qilamiz. Biz kondensatsiyalangan elektronlarning kvant bosimi tortishish kuchini qanday muvozanatlashini va elektronlar juda tez harakat qilsa, bu bosim qanday kamayishini tushunishga harakat qilamiz. Shunday qilib, bizning tadqiqotimizning mohiyati tortishish va kvant bosimi o'rtasidagi qarama-qarshilikdir.

Garchi bularning barchasi keyingi hisob-kitoblar uchun unchalik muhim bo'lmasa-da, biz hamma narsani o'zimiz qoldira olmaymiz. qiziqarli joy. Katta yulduz qulaganda, u ikkita stsenariy bilan qoladi. Agar u juda og'ir bo'lmasa, u proton va elektronlarni neytronlarga sintezlanmaguncha siqishda davom etadi. Shunday qilib, bitta proton va bitta elektron yana zaif yadro kuchi tufayli neytrino chiqarish bilan o'z-o'zidan neytronga aylanadi. Xuddi shunday, yulduz muqarrar ravishda kichik neytron to'piga aylanadi. Rus fizigi Lev Landauning fikricha, yulduz "bitta ulkan yadro"ga aylanadi. Landau buni 1932 yilda Jeyms Chadvik neytronni kashf qilgan oyda chop etilgan "Yulduzlar nazariyasi haqida" maqolasida yozgan. Landau neytron yulduzlarining mavjudligini bashorat qilgan, deb aytish juda jasoratli bo'lar edi, lekin u, albatta, shunga o'xshash narsani oldindan ko'rgan va katta bashorat bilan. Balki birinchi o'rinni 1933 yilda yozgan Valter Baade va Fritz Zvikiga berish kerak: "Bizda o'ta yangi yulduzlar oddiy yulduzlardan neytron yulduzlarga o'tishni anglatadi, deb ishonish uchun barcha asoslarimiz bor, ular mavjudlikning so'nggi bosqichida juda zich joylashgan neytronlardan iborat. ."

Bu g'oya shu qadar kulgili tuyuldiki, u Los-Anjeles Taymsda parodiya qilingan (12.1-rasmga qarang) va neytron yulduzlari 1960-yillarning o'rtalariga qadar nazariy qiziqish bo'lib qoldi.

1965 yilda Entoni Xyuish va Samuel Okoye "Qisqichbaqa tumanligida yuqori haroratli radio yorqinligining g'ayrioddiy manbasi haqida dalillarni" topdilar, ammo ular manbani neytron yulduzi ekanligini aniqlay olmadilar. Identifikatsiya 1967 yilda Iosif Shklovskiy tufayli sodir bo'ldi va ko'p o'tmay, batafsilroq tadqiqotlardan so'ng, Jocelyn Bell va xuddi shu Hewish tufayli. Koinotdagi eng ekzotik ob'ektlardan birining birinchi misoli Hewish pulsar - Okoye deb ataladi. Qizig'i shundaki, Hewish-Okoye pulsariga sabab bo'lgan xuddi o'ta yangi yulduzni astronomlar bundan 1000 yil oldin ko'rgan. 1054 yilda qayd etilgan tarixdagi eng yorqin bo'lgan Buyuk Supernova xitoylik astronomlar va mashhur qoyatosh san'atidan ma'lumki, Amerika Qo'shma Shtatlarining janubi-g'arbiy qismidagi Chako kanyoni aholisi tomonidan kuzatilgan.

Biz bu neytronlar tortishish kuchiga qanday qarshilik ko'rsatishi va keyingi qulashning oldini olishi haqida hali gapirmadik, lekin nima uchun bu sodir bo'lishini o'zingiz taxmin qilishingiz mumkin. Neytronlar (elektronlar kabi) Pauli printsipining qullaridir. Ular ham qulashni to'xtata oladilar va neytron yulduzlari, xuddi oq mittilar kabi, yulduzlar hayotining oxiri uchun variantlardan biridir. Neytron yulduzlari aslida bizning hikoyamizdan uzoqlashishdir, lekin ular bizning muhtasham koinotimizdagi juda o'ziga xos ob'ektlar ekanligini ta'kidlamasdan ilojimiz yo'q: ular shahar o'lchamidagi yulduzlar bo'lib, shunchalik zichki, ularning bir choy qoshig'i moddasining og'irligi Yerdek og'irlik qiladi. tog 'va ular bir xil spindagi zarralarning bir-biriga tabiiy "dushmanligi" tufayli parchalanmaydi.

Koinotdagi eng massiv yulduzlar uchun faqat bitta imkoniyat bor. Bu yulduzlarda hatto neytronlar ham yorug'lik tezligiga yaqin tezlikda harakat qiladi. Bunday yulduzlarni falokat kutmoqda, chunki neytronlar tortishish kuchiga qarshilik ko'rsatish uchun etarli bosim hosil qila olmaydi. Massasi quyoshnikidan uch baravar katta boʻlgan yulduz yadrosining oʻz-oʻziga tushishiga toʻsqinlik qiladigan jismoniy mexanizm maʼlum boʻlmaguncha va natijada qora tuynuk paydo boʻladi: fizikaning barcha qonunlari bizga maʼlum boʻlgan joy. bekor qilinadi. Taxminlarga ko'ra, tabiat qonunlari hali ham o'z faoliyatini davom ettirmoqda, ammo qora tuynukning ichki ishini to'liq tushunish uchun hali mavjud bo'lmagan tortishishning kvant nazariyasi talab qilinadi.

Biroq, masalaning mohiyatiga qaytish va oq mittilarning mavjudligini isbotlash va Chandrasekhar chegarasini hisoblash ikki tomonlama maqsadimizga e'tibor qaratish vaqti keldi. Biz nima qilish kerakligini bilamiz: tortishish va elektronlarning bosimini muvozanatlash kerak. Bunday hisob-kitoblarni ongda amalga oshirish mumkin emas, shuning uchun harakat rejasini tuzishga arziydi. Shunday qilib, bu reja; Bu juda uzoq, chunki biz avval ba'zi kichik tafsilotlarga aniqlik kiritmoqchimiz va haqiqiy hisob-kitoblar uchun zamin yaratmoqchimiz.

1-qadam: biz yulduz ichidagi yuqori siqilgan elektronlar tomonidan ta'sir qiladigan bosim qanday ekanligini aniqlashimiz kerak. Siz nima uchun yulduz ichidagi boshqa zarralarga e'tibor bermasligimizga hayron bo'lishingiz mumkin: yadrolar va fotonlar haqida nima deyish mumkin? Fotonlar Pauli printsipiga bo'ysunmaydi, shuning uchun vaqt o'tishi bilan ular baribir yulduzni tark etadilar. Gravitatsiyaga qarshi kurashda ular yordamchi emas. Yadrolarga kelsak, yarim butun spinli yadrolar Pauli printsipiga bo'ysunadi, lekin (ko'rib turganimizdek) ularning massasi ko'proq bo'lgani uchun ular elektronlarga qaraganda kamroq bosim o'tkazadilar va ularning tortishish kuchiga qarshi kurashdagi hissasini e'tiborsiz qoldirish mumkin. Bu vazifani sezilarli darajada osonlashtiradi: bizga kerak bo'lgan yagona narsa elektron bosimi. Keling, tinchlanaylik.

2-qadam: elektronlar bosimini hisoblab, biz muvozanat masalalari bilan shug'ullanishimiz kerak. Keyinchalik nima qilish kerakligi aniq bo'lmasligi mumkin. “Ogʻirlik kuchi itaradi, elektronlar esa bu bosimga qarshilik qiladi” deyish boshqa, raqamlar bilan ishlash boshqa. Yulduz ichidagi bosim har xil bo'ladi: u markazda kattaroq, sirtda esa kamroq bo'ladi. Bosimning pasayishi mavjudligi juda muhimdir. Rasmda ko'rsatilganidek, yulduz ichida joylashgan yulduz materiya kubini tasavvur qiling. 12.2. Gravitatsiya kubni yulduz markaziga itaradi va biz elektron bosimi bunga qanday qarshi turishini aniqlashimiz kerak. Gazdagi elektronlarning bosimi kubning oltita yuzining har biriga ta'sir qiladi va bu ta'sir yuzdagi bosimning ushbu yuzning maydoniga teng bo'ladi. Bu bayonot aniq. Bundan oldin biz "bosim" so'zini ishlatgan edik, biz yuqori bosimdagi gaz past bosimdagiga qaraganda ko'proq "bosish" haqida oqilona intuitiv tushunchaga egamiz. Darhaqiqat, bu hech qachon portlagan avtomobil shinasini nasos bilan pompalagan har bir kishiga ma'lum.

Guruch. 12.2. Yulduzning o'rtasida joylashgan kichik kub. O'qlar yulduzdagi elektronlardan kubga ta'sir qiluvchi kuchni ko'rsatadi

Bosimning mohiyatini to'g'ri tushunishimiz kerakligi sababli, keling, ko'proq tanish bo'lgan hududga qisqacha to'xtalib o'tamiz. Keling, shinani misol qilib olaylik. Fizikachi, shinani deformatsiya qilmasdan avtomobilning og‘irligini ushlab turish uchun ichki havo bosimi yetarli bo‘lmagani uchun shina deflatsiyalangan, deyishadi, shuning uchun biz fiziklarni qadrlaymiz. Biz bundan tashqariga chiqishimiz va 1500 kg massali avtomobil uchun shinalar bosimi qanday bo'lishi kerakligini hisoblashimiz mumkin, agar 5 sm shina doimo sirt bilan aloqada bo'lishi kerak bo'lsa, rasmda ko'rsatilganidek. 12.3: yana taxta, bo'r va latta vaqti keldi.

Agar shinaning kengligi 20 sm va yo'l bilan aloqa uzunligi 5 sm bo'lsa, shinaning erga to'g'ridan-to'g'ri aloqa qiladigan yuzasi 20 × 5 = 100 sm³ bo'ladi. Biz hali shinalardagi kerakli bosimni bilmaymiz - uni hisoblashimiz kerak, shuning uchun uni belgi bilan belgilaymiz R. Shuningdek, biz shinadagi havo yo'lda ta'sir qiladigan kuchni bilishimiz kerak. Bu shinaning yo'l bilan aloqa qiladigan maydonining bosim martalariga teng, ya'ni. P× 100 sm². Buni yana 4 ga ko'paytirishimiz kerak, chunki mashinada to'rtta shina borligi ma'lum: P× 400 sm². Bu yo'l yuzasiga ta'sir qiluvchi shinalardagi havoning umumiy kuchi. Tasavvur qiling-a: shina ichidagi havo molekulasi yerga uriladi (aniqrog‘i, ular shinaning yerga tegib turgan kauchukiga uriladi, lekin bu unchalik muhim emas).

Yer odatda qulab tushmaydi, ya'ni u teng, lekin qarama-qarshi kuch bilan reaksiyaga kirishadi (hayr, bizga nihoyat Nyutonning uchinchi qonuni kerak edi). Mashina yer bilan ko'tariladi va tortishish kuchi bilan tushiriladi va u erga tushib, havoga ko'tarilmagani uchun biz bu ikki kuch bir-birini muvozanatlashi kerakligini tushunamiz. Shunday qilib, biz kuch deb taxmin qilishimiz mumkin P× 400 sm² tortishish kuchi bilan muvozanatlangan. Bu kuch avtomobilning og'irligiga teng va biz uni Nyutonning ikkinchi qonuni yordamida qanday hisoblashni bilamiz. F=ma, qayerda a- tezlashtirish erkin tushish Yer yuzasida 9,81 m / s² ga teng. Shunday qilib, vazn 1500 kg × 9,8 m / s² = 14 700 N (nyuton: 1 nyuton taxminan 1 kg m / s², bu taxminan olma og'irligiga teng). Ikki kuch teng bo'lgani uchun, demak

P × 400 sm² = 14 700 N.

Bu tenglamani yechish oson: P\u003d (14 700/400) N / sm² \u003d 36,75 N / sm². 36,75 H/sm² bosim shinalar bosimini ifodalashning unchalik tanish usuli emasdir, lekin uni osonlikcha tanish bo'lgan "barlarga" aylantirish mumkin.

Guruch. 12.3. Shina avtomobilning og'irligi ostida biroz deformatsiyalanadi.

Bir bar standart havo bosimi bo'lib, u m² uchun 101 000 N ga teng. 1 m² da 10 000 sm² mavjud, shuning uchun 1 m² uchun 101 000 N 1 sm² uchun 10,1 N ni tashkil qiladi. Shunday qilib, biz xohlagan shina bosimi 36,75 / 10,1 = 3,6 bar (yoki 52 psi - buni o'zingiz aniqlashingiz mumkin). Bizning tenglamamizdan foydalanib, agar shinalar bosimi 50% ga 1,8 barga tushsa, biz shinaning yo'l yuzasi bilan aloqa qilish maydonini ikki baravar oshiramiz, ya'ni shinalar biroz o'chadi. Bosimni hisoblashda bu tetiklantiruvchi chekinish bilan biz rasmda ko'rsatilgan yulduz materiya kubiga qaytishga tayyormiz. 12.2.

Agar kubning pastki yuzi yulduzning markaziga yaqinroq bo'lsa, unda bosim yuqori yuzidagi bosimdan bir oz kattaroq bo'lishi kerak. Bu bosim farqi kubga ta'sir qiluvchi kuchni hosil qiladi, bu kuch uni yulduz markazidan uzoqlashtirishga intiladi ("rasmda yuqoriga"), bu biz erishmoqchi bo'lgan narsadir, chunki kub bir vaqtning o'zida itariladi. tortishish kuchi bilan yulduz markaziga qarab (rasmda pastga) . Agar biz bu ikki kuchni qanday birlashtirishni tushuna olsak, yulduz haqidagi tushunchamizni yaxshilagan bo'lardik. Lekin buni aytish osonroq, chunki bo'lsa-da qadam 1 elektronlarning kubdagi bosimi nima ekanligini tushunishga imkon beradi, u hali ham teskari yo'nalishda qancha tortishish bosimini hisoblash kerak. Aytgancha, kubning yon yuzlaridagi bosimni hisobga olishning hojati yo'q, chunki ular yulduz markazidan teng masofada joylashgan, shuning uchun chap tomondagi bosim o'ng tomondagi bosimni muvozanatlashtiradi va kub na o'ngga, na chapga harakatlanmaydi.

Kubga tortish kuchi qancha ta'sir qilishini bilish uchun Nyutonning tortishish qonuniga qaytishimiz kerak, ya'ni yulduz materiyaning har bir bo'lagi kubimizga masofa oshgani sayin kamayib boruvchi kuch bilan ta'sir qiladi, ya'ni materiyaning uzoqroq qismlari. yaqindan kamroq bosing.. Bizning kubimizdagi tortishish bosimi yulduz materiyasining turli qismlari uchun ularning masofasiga qarab farq qilishi qiyin masala bo'lib tuyuladi, ammo biz bu nuqtadan qanday o'tishni ko'ramiz, hech bo'lmaganda printsipial ravishda: biz yulduzni kesib tashlaymiz. bo'laklarni ajratamiz va keyin har bir bunday bo'lak kubimizga ta'sir qiladigan kuchni hisoblaymiz. Yaxshiyamki, yulduzning oshpazlik uslubini tanishtirishning hojati yo'q, chunki ajoyib vaqtinchalik echimdan foydalanish mumkin. Gauss qonuni (afsonaviy nemis matematigi Karl Gauss nomi bilan atalgan) shunday deyiladi: a) yulduz markazidan bizning kubimizdan uzoqroqda joylashgan barcha qismlarning tortilishiga butunlay e'tibor bermaslik mumkin; b) markazga yaqinroq bo'lgan barcha bo'laklarning umumiy tortishish bosimi, agar ular yulduzning markazida bo'lsa, bu bo'laklar ko'rsatadigan bosimga to'liq teng. Gauss qonuni va Nyutonning tortishish qonunidan foydalanib, kubni yulduzning markaziga itaruvchi kuch qo'llaniladi va bu kuch ga teng degan xulosaga kelishimiz mumkin.

qayerda Min- yulduzning shar ichidagi massasi, uning radiusi markazdan kubgacha bo'lgan masofaga teng; Mcube kubning massasi, va r kubdan yulduz markazigacha bo'lgan masofa ( G Nyuton doimiysi). Misol uchun, agar kub yulduz yuzasida bo'lsa, unda Min yulduzning umumiy massasi. Boshqa barcha joylar uchun Min kamroq bo'ladi.

Biz bir oz muvaffaqiyatga erishdik, chunki kubga ta'sirni muvozanatlash uchun (esda tuting, bu kub harakatlanmayapti va yulduz portlamayapti yoki qulab tushmayapti degan ma'noni anglatadi)

qayerda Pbottom va Ptop mos ravishda kubning pastki va yuqori yuzlaridagi gaz elektronlarining bosimi va A kubning har bir tomonining maydoni (esda tutingki, bosim ta'sir qiladigan kuch bosimning maydonga tengdir). Biz bu tenglamani (1) raqami bilan belgiladik, chunki bu juda muhim va keyinroq unga qaytamiz.

3-qadam: o'zingizga choy tayyorlang va zavqlaning, chunki tayyorlash orqali qadam 1, biz bosimlarni hisoblab chiqdik Pbottom va Ptop, undan keyin qadam 2 kuchlarni qanday muvozanatlash kerakligi aniq bo'ldi. Biroq, asosiy ish hali oldinda, chunki biz tugatishimiz kerak qadam 1 va (1) tenglamaning chap tomonida paydo bo'ladigan bosim farqini aniqlang. Bu bizning keyingi vazifamiz bo'ladi.

Elektronlar va boshqa zarralar bilan to'ldirilgan yulduzni tasavvur qiling. Bu elektronlar qanday tarqalgan? Keling, "odatiy" elektronga e'tibor beraylik. Biz bilamizki, elektronlar Pauli printsipiga bo'ysunadi, ya'ni ikkita elektron fazoning bir mintaqasida bo'lolmaydi. Bu bizning yulduzimizdagi "gaz elektronlari" deb ataydigan elektronlar dengizi uchun nimani anglatadi? Elektronlarning bir-biridan ajratilganligi aniq bo'lgani uchun, ularning har biri yulduz ichidagi o'ziga xos miniatyurali xayoliy kubda joylashgan deb taxmin qilish mumkin. Aslida, bu mutlaqo to'g'ri emas, chunki biz bilamizki, elektronlar ikki turga bo'linadi - "yuqoriga aylanadigan" va "pastga aylanadigan" va Pauli printsipi bir xil zarrachalarning faqat juda yaqin joylashishini taqiqlaydi, ya'ni nazariy jihatdan ular kub va ikkita elektronda bo'lishi mumkin. Bu elektronlar Pauli printsipiga bo'ysunmasa, yuzaga keladigan vaziyatga qarama-qarshidir. Bunday holda, ular "virtual konteynerlar" ichida ikki-ikkita o'tirmaydilar. Ular kengroq yashash maydoniga tarqalib, zavqlanishardi. Aslida, agar elektronlarning bir-biri bilan va yulduzdagi boshqa zarrachalar bilan o'zaro ta'sir qilishining turli usullarini e'tiborsiz qoldirish mumkin bo'lsa, ularning yashash maydonida hech qanday chegara bo'lmaydi. Biz kvant zarrachasini cheklaganimizda nima sodir bo'lishini bilamiz: u Geyzenbergning noaniqlik printsipiga ko'ra sakrab o'tadi va u qanchalik ko'p cheklangan bo'lsa, shunchalik ko'p sakraydi. Bu shuni anglatadiki, bizning oq mitti yiqilib tushganda, elektronlar tobora ko'proq cheklangan va ko'proq hayajonlanadi. Aynan ularning qo'zg'alishi natijasida yuzaga keladigan bosim tortishish qulashini to'xtatadi.

Biz bundan ham uzoqroqqa borishimiz mumkin, chunki elektronning odatiy momentumini hisoblash uchun Geyzenbergning noaniqlik printsipini qo'llashimiz mumkin. Misol uchun, agar biz elektronni o'lchamdagi hududga cheklab qo'ysak Dx, u odatdagi impuls bilan sakrab chiqadi p ~ h / Dx. Aslida, biz 4-bobda muhokama qilganimizdek, impuls yuqori chegaraga yaqinlashadi va odatiy impuls noldan bu qiymatgacha bo'ladi; bu ma'lumotni eslab qoling, bizga keyinroq kerak bo'ladi. Impulsni bilish sizga yana ikkita narsani darhol bilish imkonini beradi. Birinchidan, agar elektronlar Pauli printsipiga bo'ysunmasa, u holda ular o'lchami bo'lmagan hudud bilan chegaralanadi Dx, lekin ancha katta. Bu, o'z navbatida, tebranishning juda kamligini va tebranish qanchalik kam bo'lsa, bosimni kamaytiradi. Shunday qilib, Pauli printsipi o'ynaydi; u elektronlarga shunchalik bosim o'tkazadiki, Heisenberg noaniqlik printsipiga muvofiq, ular haddan tashqari tebranishlarni namoyon qiladi. Biroz vaqt o'tgach, biz ortiqcha tebranishlar g'oyasini bosim formulasiga aylantiramiz, lekin avval "ikkinchi" nima bo'lishini bilib olamiz. Tezlikdan boshlab p=mv, u holda tebranish tezligi ham massaga teskari bog'liqdir, shuning uchun elektronlar yulduzning bir qismi bo'lgan og'irroq yadrolarga qaraganda ancha tezroq oldinga va orqaga sakrab chiqadi. Shuning uchun atom yadrolarining bosimi ahamiyatsiz.

Xo'sh, elektronning impulsini bilgan holda, bu elektronlardan tashkil topgan gazning bosimini qanday hisoblash mumkin? Avval siz elektron juftlarini o'z ichiga olgan bloklar qanday o'lchamda bo'lishi kerakligini bilib olishingiz kerak. Bizning kichik bloklarimiz hajmi bor ( Dx)³ va biz yulduz ichidagi barcha elektronlarni joylashtirishimiz kerakligi sababli, buni yulduz ichidagi elektronlar soni sifatida ifodalash mumkin ( N) yulduz hajmiga bo'lingan ( V). Barcha elektronlarni joylashtirish uchun sizga aniq kerak N/ 2 ta konteyner, chunki har bir konteyner ikkita elektronni ushlab turishi mumkin. Bu shuni anglatadiki, har bir konteyner hajmni egallaydi V tomonidan bo'linadi N/ 2, ya'ni 2( V/N). Bizga qayta-qayta miqdor kerak bo'ladi N/V(yulduz ichidagi hajm birligidagi elektronlar soni), shuning uchun unga o'z belgisini beramiz n. Endi biz yulduzdagi barcha elektronlarni sig'dirish uchun idishlarning hajmi qanday bo'lishi kerakligini yozishimiz mumkin, ya'ni ( Dx)³ = 2 / n. Tenglamaning o'ng tomonidan kub ildizini ajratib olish buni xulosa qilish imkonini beradi

Endi biz buni noaniqlik printsipidan olingan ifodamiz bilan bog'lashimiz va elektronlarning kvant tebranishlariga ko'ra odatiy impulslarini hisoblashimiz mumkin:

p~ h(n/ 2)⅓, (2)

bu erda ~ belgisi "tenglik haqida" degan ma'noni anglatadi. Albatta, tenglama aniq bo'lishi mumkin emas, chunki barcha elektronlar bir xil tebranishlari mumkin emas: ba'zilari odatdagi qiymatdan tezroq, boshqalari esa sekinroq harakat qilishadi. Heisenberg noaniqlik printsipi qancha elektron bir tezlikda, qancha elektron boshqa tezlikda harakat qilishini aniq ayta olmaydi. Bu taxminiyroq bayonot berishga imkon beradi: masalan, agar siz elektron hududini siqsangiz, u taxminan teng impuls bilan tebranadi. h / Dx. Biz bu odatiy impulsni olamiz va uni barcha elektronlar uchun bir xil qilib o'rnatamiz. Shunday qilib, biz hisob-kitoblarning aniqligida biroz yo'qotamiz, lekin biz soddalikda sezilarli darajada yutamiz va hodisaning fizikasi, albatta, bir xil bo'lib qoladi.

Endi biz elektronlarning tezligini bilamiz, bu bizning kubimizga ta'sir qiladigan bosimni aniqlash uchun etarli ma'lumot beradi. Buni ko'rish uchun bir xil tezlikda bir xil yo'nalishda harakatlanadigan butun elektronlar parkini tasavvur qiling ( v) to'g'ridan-to'g'ri oynaga. Ular oynaga urishdi va bir xil tezlikda harakat qilishdi, lekin bu safar teskari yo'nalish. Elektronlarning oynaga ta'sir qilish kuchini hisoblab chiqamiz. Shundan so'ng, siz elektronlar turli yo'nalishlarda harakatlanadigan holatlar uchun aniqroq hisob-kitoblarga o'tishingiz mumkin. Ushbu metodologiya fizikada juda keng tarqalgan: avval siz hal qilmoqchi bo'lgan muammoning sodda versiyasi haqida o'ylashingiz kerak. Shunday qilib, siz hodisaning fizikasini kamroq muammolar bilan tushunishingiz va jiddiyroq muammoni hal qilish uchun ishonchga ega bo'lishingiz mumkin.

Tasavvur qiling-a, elektronlar floti quyidagilardan iborat n m³ uchun zarrachalar va soddaligi uchun 1 m² dumaloq maydonga ega, rasmda ko'rsatilganidek. 12.4. Bir soniyada n.v. elektronlar oynaga tushadi (agar v sekundiga metr bilan o'lchanadi).

Guruch. 12.4. Xuddi shu yo'nalishda harakatlanadigan elektronlar floti (kichik nuqta). Bunday o'lchamdagi naychadagi barcha elektronlar har soniyada oynaga tushadi.

Zarrachalar fizikasining zamonaviy tushunchasi deb ataladigan narsada mavjud standart model . Zarrachalar fizikasining standart modeli (SM) kvant elektrodinamika, kvant xromodinamikasi va kvark-parton modeliga asoslanadi.
Kvant elektrodinamika (QED) - yuqori aniqlik nazariyasi - elektromagnit kuchlar ta'sirida sodir bo'ladigan jarayonlarni tavsiflaydi, ular yuqori aniqlik bilan o'rganiladi.
Kuchli o'zaro ta'sir jarayonlarini tavsiflovchi kvant xromodinamikasi (QCD) QED bilan o'xshashlik bilan qurilgan, lekin ko'proq darajada yarim empirik modeldir.
Kvark-parton modeli zarrachalar xossalari va ularning oʻzaro taʼsirini oʻrganishning nazariy va eksperimental natijalarini birlashtiradi.
Hozircha standart modeldan chetga chiqishlar aniqlanmagan.
Standart modelning asosiy mazmuni 1, 2, 3-jadvallarda keltirilgan. Moddaning tarkibiy qismlari asosiy fermionlarning uch avlodi (I, II, III) bo'lib, ularning xususiyatlari jadvalda keltirilgan. 1. Fundamental bozonlar - o'zaro ta'sir tashuvchilar (2-jadval), Feynman diagrammasi yordamida tasvirlanishi mumkin (1-rasm).

1-jadval: Fermionlar - (ћ birliklarida yarim butun spin) moddaning tarkibiy qismlari

	Leptonlar, spin = 1/2			Kvarklar, spin = 1/2
	Xushbo'y hid	Og'irligi, GeV/s 2	Elektr zaryad, e	Xushbo'y hid	Og'irligi, GeV/s 2	Elektr zaryad, e
I	v e	< 7·10 -9	0	u, yuqoriga	0.005	2/3
	e, elektron	0.000511	-1	d, pastga	0.01	-1/3
II	ν μ	< 0.0003	0	c, joziba	1.5	2/3
	m, muon	0.106	-1	s, g'alati	0.2	-1/3
III	ν τ	< 0.03	0	t, tepada	170	2/3
	t, tau	1.7771	-1	b, pastki	4.7	-1/3

2-jadval: Bozonlar - o'zaro ta'sir tashuvchilar (spin = 0, 1, 2 ... ћ birliklarida)

tashuvchilar o'zaro ta'sirlar	Og'irligi, GeV/s2	Elektr zaryad, e
Electrowweak o'zaro ta'siri
g, foton, spin = 1	0	0
W - , spin = 1	80.22	-1
W + , spin = 1	80.22	+1
Z 0, spin = 1	91.187	0
Kuchli (rangli) shovqin
5, glyuonlar, spin = 1	0	0
Ochilmagan bozonlar
H 0, Xiggs, spin = 0	> 100	0
G, graviton, spin = 2	?	0

3-jadval: Qiyosiy xususiyatlar fundamental o'zaro ta'sirlar

O'zaro ta'sirning kuchi kuchliga nisbatan ko'rsatiladi.

Guruch. 1: Feynman diagrammasi: A + B = C + D, a o'zaro ta'sir konstantasi, Q 2 = -t - 4-momentum A zarraning to'rt turdagi o'zaro ta'sirlardan biri natijasida B zarrachaga o'tishi.

1.1 Standart model asoslari

• Adronlar kvark va glyuonlardan (partonlar) tashkil topgan. Kvarklar spini 1/2 va massasi m 0 bo'lgan fermionlardir; glyuonlar - spini 1 va massasi m = 0 bo'lgan bozonlar.
• Kvarklar ikki turga bo'linadi: lazzat va rang. Kvarklarning 6 ta ta'mi va har bir kvark uchun 3 ta rang mavjud.
• Lazzat kuchli o'zaro ta'sirlarda saqlanib qolgan xususiyatdir.
• Glyuon ikki rangdan iborat - rang va antikolor va uning uchun boshqa barcha kvant raqamlari nolga teng. Glyuon chiqarilganda, kvark rangini o'zgartiradi, ammo ta'mi emas. Hammasi bo'lib 8 ta glyuon mavjud.
• QCDda elementar jarayonlar QEDga o'xshashlik bo'yicha tuzilgan: kvark tomonidan glyuonning bremsstrahlunglanishi, glyuon tomonidan kvark-antikvark juftlarini ishlab chiqarish. Glyuon tomonidan glyuon ishlab chiqarish jarayoni QEDda o'xshashi yo'q.
• Statik gluon maydoni cheksizlikda nolga moyil emas, ya'ni. bunday maydonning umumiy energiyasi cheksizdir. Shunday qilib, kvarklar adronlardan uchib chiqa olmaydi, qamoqqa olish sodir bo'ladi.
• Ikki noodatiy xususiyatga ega bo'lgan kvarklar o'rtasida jozibador kuchlar ta'sir qiladi: a) juda kichik masofalarda asimptotik erkinlik va b) infraqizil tutqich - chegaralanish, chunki o'zaro ta'sirning potentsial energiyasi V(r) kvarklar orasidagi masofa ortishi bilan cheksiz o'sib boradi. , V(r ) = -a s /r + ær, a s va æ doimiydir.
• Kvark-kvark o'zaro ta'siri qo'shimcha emas.
• Faqat rangli singllar erkin zarralar sifatida mavjud bo'lishi mumkin:
  mezon singleti, buning uchun to'lqin funksiyasi bilan berilgan

va to‘lqin funksiyali baryon singl

bu erda R - qizil, B - ko'k, G - yashil.

• Har xil massaga ega bo'lgan oqim va tarkibiy kvarklar mavjud.
• Adronlarni tashkil etuvchi kvarklar o'rtasida bitta glyuon almashinuvi bilan A + B = C + X jarayonining kesmalari quyidagicha yoziladi:

ŝ = x a x b s, = x a t/x c.

a, b, c, d belgilari kvarklarni va ular bilan bog‘liq o‘zgaruvchilarni, A, V, S belgilari adronlarni, ŝ, , , kvarklarga bog‘liq miqdorlarni bildiradi, a kvarklarning adronda (yoki mos ravishda) taqsimlanish funksiyasini bildiradi. - adron Bdagi kvarklar b), kvark c ning C adronlarga bo'linish funksiyasi, d/dt - o'zaro ta'sirning elementar kesma qq.

1.2 Standart modeldan chetlanishlarni izlash

Tezlashtirilgan zarrachalarning mavjud energiyalarida QCD ning barcha qoidalari va undan ham ko'proq QED yaxshi saqlanadi. Yuqori zarrachalar energiyalari bilan rejalashtirilgan tajribalarda standart modeldan chetlanishlarni topish asosiy vazifalardan biridir.
Keyingi rivojlanish Yuqori energiya fizikasi quyidagi muammolarni hal qilish bilan bog'liq:

1. Standart modelda qabul qilinganidan farqli tuzilishga ega ekzotik zarralarni qidiring.
2. Neytrino tebranishlari n m ↔ n t va neytrino massasining tegishli masalasini (n m ≠ 0) qidiring.
3. Hayoti t exp > 10 33 yil deb hisoblangan protonning parchalanishini qidiring.
4. Asosiy zarrachalarning tuzilishini qidirish (masofalarda iplar, preonlar d< 10 -16 см).
5. Dekonfinatsiyalangan adronik moddalarni aniqlash (kvark-glyuon plazmasi).
6. Neytral K-mezonlar, D-mezonlar va B-zarrachalarning parchalanishida CP buzilishini o'rganish.
7. Qorong'u materiyaning tabiatini o'rganish.
8. Vakuum tarkibini o'rganish.
9. Xiggs bozonini qidiring.
10. Supersimmetrik zarralarni qidirish.

1.3 Standart modelning hal qilinmagan savollari

Asosiy fizik nazariya, elementar zarralarning (kvarklar va leptonlar) elektromagnit, kuchsiz va kuchli o'zaro ta'sirining standart modeli XX asr fizikasining umume'tirof etilgan yutug'idir. U mikrodunyo fizikasida ma'lum bo'lgan barcha eksperimental faktlarni tushuntiradi. Biroq, standart model javob bermaydigan bir qator savollar mavjud.

1. Elektr zaif o'lchagichning o'zgarmasligini o'z-o'zidan buzish mexanizmining tabiati noma'lum.

• W ± - va Z 0 -bozonlar uchun massalar mavjudligini tushuntirish o'lchov transformatsiyalariga nisbatan o'zgarmas bo'lgan asosiy holatga ega bo'lgan skalyar maydonlar nazariyasiga kirishni talab qiladi - vakuum.
• Buning oqibati yangi skalyar zarracha - Xiggs bozonining paydo bo'lishidir.

1. SM kvant sonlarining tabiatini tushuntirmaydi.

• Zaryadlar (elektr; barion; lepton: Le, L m , L t : rangi: ko‘k, qizil, yashil) nima va ular nima uchun kvantlangan?
• Nima uchun asosiy fermionlarning 3 avlodi (I, II, III) mavjud?

1. SM tortishish kuchini o'z ichiga olmaydi, shuning uchun tortishish kuchini SMga kiritish usuli mikrodunyo fazosida qo'shimcha o'lchamlarning mavjudligi haqidagi yangi farazdir.
2. Nima uchun asosiy Plank shkalasi (M ~ 10 19 GeV) elektrozaif o'zaro ta'sirlarning asosiy shkalasidan (M ~ 10 2 GeV) juda uzoqda ekanligi haqida hech qanday izoh yo'q.

Hozirgi vaqtda ushbu muammolarni hal qilishning bir yo'li mavjud. Bu asosiy zarrachalar tuzilishining yangi g'oyasini ishlab chiqishdan iborat. Asosiy zarralar odatda "torlar" deb ataladigan ob'ektlar deb taxmin qilinadi. Satrlarning xususiyatlari zarrachalar fizikasi va astrofizikada sodir bo'ladigan hodisalar o'rtasida bog'liqlikni o'rnatishga da'vo qiladigan tez rivojlanayotgan Superstring modelida ko'rib chiqiladi. Bu bog'liqlik yangi fanning - elementar zarralar kosmologiyasining shakllanishiga olib keldi.

“Biz hayron qolamiz, nega bir guruh iste’dodli va fidoyi insonlar o‘z hayotlarini ko‘zga ko‘rinmaydigan darajada mayda narsalarni quvishga bag‘ishlaydilar? Darhaqiqat, zarrachalar fiziklari darslarida insonning qiziqishi va biz yashayotgan dunyo qanday ishlashini bilish istagi namoyon bo'ladi. ” Shon Kerroll

Agar siz hali ham kvant mexanikasi iborasidan qo'rqsangiz va hali ham standart model nima ekanligini bilmasangiz - mushukka xush kelibsiz. Nashrimda men kvant olamining asoslarini, shuningdek, elementar zarralar fizikasini iloji boricha sodda va aniq tushuntirishga harakat qilaman. Fermionlar va bozonlar o'rtasidagi asosiy farqlar nimada ekanligini, nima uchun kvarklarning bunday g'alati nomlari borligini va nihoyat, nima uchun hamma Xiggs bozonini topishga intilishlarini aniqlashga harakat qilamiz.

Biz nimadan yaratilganmiz?

Xo'sh, biz mikrokosmosga sayohatimizni oddiy savol bilan boshlaymiz: atrofimizdagi narsalar nimadan iborat? Bizning dunyomiz, xuddi uy kabi, ko'plab mayda g'ishtlardan iborat bo'lib, ular o'ziga xos tarzda birlashtirilganda, nafaqat yangi narsalarni yaratadi. ko'rinish, balki uning xususiyatlari jihatidan ham. Darhaqiqat, agar siz ularga diqqat bilan qarasangiz, har xil turdagi bloklar juda ko'p emasligini ko'rishingiz mumkin, shunchaki ular har safar bir-biriga turli yo'llar bilan bog'lanib, yangi shakl va hodisalarni hosil qiladi. Har bir blok bo'linmas elementar zarrachadir, bu mening hikoyamda muhokama qilinadi.

Misol uchun, qandaydir moddani olaylik, ikkinchi element bo'lsin davriy tizim Mendeleyev, inert gaz, geliy. Olamdagi boshqa moddalar singari geliy ham molekulalardan iborat bo‘lib, ular o‘z navbatida atomlar orasidagi bog‘lanish natijasida hosil bo‘ladi. Ammo bu holda, biz uchun geliy biroz o'ziga xosdir, chunki u faqat bitta atomdir.

Atom nimadan iborat?

Geliy atomi, o'z navbatida, atom yadrosini tashkil etuvchi ikkita neytron va ikkita protondan iborat bo'lib, uning atrofida ikkita elektron aylanadi. Eng qizig'i shundaki, bu erda mutlaqo bo'linmaydigan yagona narsa elektron.

Kvant dunyosining qiziqarli lahzasi

Qanaqasiga Kamroq elementar zarrachaning massasi, Ko'proq u joy egallaydi. Aynan shuning uchun ham protondan 2000 marta engilroq bo'lgan elektronlar atom yadrosidan ancha ko'p joy egallaydi.

Neytronlar va protonlar deb ataladigan guruhga kiradi hadronlar(kuchli o'zaro ta'sirga uchragan zarralar) va aniqrog'i, barionlar.

Adronlarni guruhlarga bo'lish mumkin

• Uch kvarkdan tashkil topgan barionlar
• Juftlikdan tashkil topgan mezonlar: zarracha-antizarracha

Neytron, uning nomidan ko'rinib turibdiki, neytral zaryadlangan va ikkita pastga va bitta yuqori kvarkka bo'linishi mumkin. Proton, musbat zaryadlangan zarracha, bitta pastga va ikkita yuqoriga kvarkga bo'linadi.

Ha, ha, men hazillashmayman, ular haqiqatan ham yuqori va pastki deb ataladi. Agar biz yuqori va pastki kvarklarni, hatto elektronni ham kashf qilsak, ularning yordami bilan butun olamni tasvirlab bera oladigan bo'lardik. Ammo bu bayonot haqiqatdan juda uzoq bo'lar edi.

Asosiy muammo shundaki, zarralar qandaydir tarzda bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilishi kerak. Agar dunyo faqat shu uchlikdan (neytron, proton va elektron) iborat bo'lsa, unda zarralar fazoning ulkan kengliklarida shunchaki uchib o'tadi va hech qachon adronlar kabi kattaroq shakllanishlarga to'planmas edi.

Fermionlar va bozonlar

Ancha vaqt oldin olimlar standart model deb ataladigan elementar zarrachalarni tasvirlashning qulay va ixcham shaklini ixtiro qildilar. Ma'lum bo'lishicha, barcha elementar zarralar bo'linadi fermionlar, undan barcha moddalar tashkil topgan va bozonlar fermionlar o'rtasida har xil turdagi o'zaro ta'sirlarni amalga oshiradi.

Bu guruhlar orasidagi farq juda aniq. Gap shundaki, kvant olami qonunlariga ko'ra, fermionlarga yashash uchun ma'lum bo'sh joy kerak bo'ladi, ularning hamkasblari bozonlar esa trillionlab bir-birining ustiga osongina yashashi mumkin.

Fermionlar

Fermionlar guruhi, yuqorida aytib o'tilganidek, atrofimizdagi ko'rinadigan materiyani yaratadi. Biz ko'rgan narsamiz, qayerda bo'lmasin, fermionlar tomonidan yaratilgan. Fermionlar ga bo'linadi kvarklar, ular bir-biri bilan kuchli o'zaro ta'sir qiladi va hadronlar kabi murakkabroq zarralar ichida ushlanib qoladi va leptonlar, ular hamkasblaridan mustaqil ravishda kosmosda erkin mavjud.

Kvarklar ikki guruhga bo‘linadi.

• Yuqori tur. +23 zaryadli yuqori kvarklarga quyidagilar kiradi: yuqori, jozibali va haqiqiy kvarklar
• Pastki tur. Zaryadlari -13 bo'lgan past tipli kvarklarga quyidagilar kiradi: past, g'alati va jozibali kvarklar

Haqiqiy va yoqimli kvarklar eng katta, yuqoriga va pastga esa eng kichikdir. Nega kvarklarga bunday noodatiy nomlar, to‘g‘rirog‘i, “lazzatlar” berilgani hali ham olimlarning bahs mavzusi bo‘lib qolmoqda.

Leptonlar ham ikki guruhga bo‘linadi.

• "-1" zaryadli birinchi guruhga quyidagilar kiradi: elektron, muon (og'irroq zarracha) va tau zarrasi (eng massiv).
• Neytral zaryadli ikkinchi guruhga quyidagilar kiradi: elektron neytrino, muon neytrino va tau neytrino

Neytrino materiyaning kichik zarrasi bo'lib, uni aniqlash deyarli mumkin emas. Uning zaryadi har doim 0 ga teng.

Fiziklar avvalgilaridan ham massivroq bo'lgan zarralarning yana bir necha avlodlarini topadilarmi, degan savol tug'iladi. Bunga javob berish qiyin, ammo nazariyotchilar leptonlar va kvarklarning avlodlari uchta bilan cheklangan deb hisoblashadi.

Hech qanday o'xshashlik topmayapsizmi? Kvarklar ham, leptonlar ham ikkita guruhga bo'linadi, ular birlik uchun zaryad bo'yicha bir-biridan farq qiladi? Ammo bu haqda keyinroq ...

Bozonlar

Ularsiz fermionlar koinot atrofida uzluksiz oqimda uchib yurishardi. Ammo bozonlar, fermionlar almashinuvi bir-biriga qandaydir o'zaro ta'sirni bildiradi. Bozonlarning o'zlari bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilmaydi.

Bozonlarning o'zaro ta'siri:

• elektromagnit, zarralar - fotonlar. Bu massasiz zarralar yorug'likni o'tkazadi.
• kuchli yadro, zarralar glyuonlardir. Ularning yordami bilan atom yadrosidagi kvarklar alohida zarrachalarga parchalanmaydi.
• Zaif yadro, zarralar - W va Z bozonlari. Ularning yordami bilan fermionlar massa, energiya bilan uzatiladi va bir-biriga aylanishi mumkin.
• gravitatsion , zarralar - gravitonlar. Mikrokosmos miqyosida juda zaif kuch. Faqat supermassiv jismlarda ko'rinadigan bo'ladi.

Gravitatsion o'zaro ta'sir haqida rezervatsiya.
Gravitonlar mavjudligi hali eksperimental ravishda tasdiqlanmagan. Ular faqat nazariy versiya shaklida mavjud. Standart modelda ko'p hollarda ular hisobga olinmaydi.

Hammasi shu, standart model yig'ilgan.

Muammo endigina boshlandi

Diagrammadagi zarrachalarning juda chiroyli ko'rinishiga qaramay, ikkita savol qolmoqda. Zarrachalar massasini qayerdan oladi va nima Xiggs bozoni, bu boshqa bozonlardan ajralib turadi.

Xiggs bozonidan foydalanish g'oyasini tushunish uchun biz kvant maydon nazariyasiga murojaat qilishimiz kerak. gapirish oddiy til, deyish mumkinki, butun dunyo, butun olam eng kichik zarrachalardan emas, balki juda ko'p turli sohalardan iborat: glyuon, kvark, elektron, elektromagnit va boshqalar. Bu sohalarning barchasida doimo engil tebranishlar sodir bo'ladi. Lekin biz ularning eng kuchlisini elementar zarralar sifatida qabul qilamiz. Ha, va bu tezis juda ziddiyatli. Korpuskulyar-to'lqinli dualizm nuqtai nazaridan mikrokosmosning xuddi shu ob'ekti turli vaziyatlar o'zini to'lqin kabi yoki elementar zarracha kabi tutadi, bu jarayonni kuzatayotgan fizik uchun vaziyatni modellashtirish qanchalik qulayroq ekanligiga bog'liq.

Xiggs maydoni

Ma'lum bo'lishicha, Xiggs maydoni deb ataladigan maydon mavjud bo'lib, uning o'rtacha ko'rsatkichi nolga borishni xohlamaydi. Natijada, bu maydon butun Koinotda nolga teng bo'lmagan doimiy qiymatni olishga harakat qiladi. Maydon hamma joyda va doimiy fonni tashkil qiladi, buning natijasida kuchli tebranishlar natijasida Xiggs bozoni paydo bo'ladi.
Va aynan Xiggs maydoni tufayli zarralar massaga ega bo'ladi.
Elementar zarrachaning massasi uning Xiggs maydoni bilan qanchalik kuchli ta'sir qilishiga bog'liq uning ichida doimo uchib yuradi.
Va aynan Xiggs bozoni tufayli, aniqrog'i, uning maydoni tufayli, standart model juda ko'p o'xshash zarrachalar guruhlariga ega. Xiggs maydoni ko'plab qo'shimcha zarralarni, masalan, neytrinolarni yaratishga majbur qildi.

Natijalar

Menga aytilgan narsa standart modelning tabiati va nima uchun bizga Xiggs Bozoni kerakligini eng yuzaki tushunishdir. Ba'zi olimlar hali ham 2012 yilda LHCda Xiggs bozoniga o'xshab ko'rinadigan zarracha shunchaki statistik xato bo'lganiga chuqur umid qilishmoqda. Axir, Xiggs maydoni tabiatning ko'plab go'zal simmetriyalarini buzadi, bu fiziklarning hisob-kitoblarini yanada chalkashtirib yuboradi.
Ba'zilar hatto standart model o'z hayotini yashayotganiga ishonishadi. o'tgan yillar uning nomukammalligi tufayli. Ammo bu tajribada isbotlanmagan va elementar zarralarning standart modeli inson tafakkuri dahosining haqiqiy namunasi bo'lib qolmoqda.

Xuddi shu ishni davom ettirish va boshqa natijalarni kutishning ma'nosi yo'q.

Albert Eynshteyn

Standart model (elementar zarralar)(inglizcha) Elementar zarrachalarning standart modeli) - barcha elementar zarralarning elektromagnit o'zaro ta'siri, xayoliy zaif va faraziy kuchli o'zaro ta'siriga sun'iy ravishda ajratilgan elektromagnit o'zaro ta'sirlarning tarkibiy qismlaridan birini tavsiflovchi tabiatga mos kelmaydigan nazariy konstruktsiya. Standart model tortishish kuchini o'z ichiga olmaydi.

Birinchidan, kichik bir chekinish. FIZIKA doirasida harakat qiluvchi elementar zarrachalarning maydon nazariyasi FIZIKA tomonidan tasdiqlangan asosga tayanadi:

• klassik elektrodinamika,
• kvant mexanikasi,
• Saqlanish qonunlari fizikaning asosiy qonunlaridir.

Bu elementar zarrachalarning maydon nazariyasi tomonidan qo'llaniladigan ilmiy yondashuv o'rtasidagi tub farq - Haqiqiy nazariya qat'iy ravishda tabiat qonunlari doirasida harakat qilishi kerak: FAN bu bilan bog'liq.

Tabiatda mavjud bo'lmagan elementar zarralardan foydalanish, tabiatda mavjud bo'lmagan fundamental o'zaro ta'sirlarni o'ylab topish yoki tabiatda mavjud bo'lgan o'zaro ta'sirlarni ertak bilan almashtirish, tabiat qonunlariga e'tibor bermaslik, ular ustida matematik manipulyatsiyalar qilish (fan ko'rinishini yaratish) - bu ilmga niqoblangan ERTAKLAR ning qismi. Natijada fizika matematik ertaklar olamiga kirib ketdi. Ajoyib glyuonlar, ajoyib gravitonlar va "Kvant nazariyasi" ertaklari (haqiqat sifatida berilgan) fizika darsliklarida allaqachon o'z yo'lini topib bo'lgan - biz bolalarni aldaymizmi? Halol yangi fizikaning tarafdorlari bunga qarshilik ko'rsatishga harakat qilishdi, ammo kuchlar teng emas edi. Shunday qilib, 2010 yilgacha elementar zarralarning maydon nazariyasi paydo bo'lgunga qadar, FIZIKA-FANI jonlantirish uchun kurash haqiqiy ilmiy nazariya va fizikada hokimiyatni egallab olgan matematik ertaklar o'rtasidagi ochiq qarama-qarshilik darajasiga ko'tarildi. mikrodunyo (va nafaqat).

Rasm jahon Vikipediyasidan olingan

Dastlab, adronlarning kvark modeli 1964 yilda Gellmann va Tsveyg tomonidan mustaqil ravishda taklif qilingan va faqat uchta gipotetik kvark va ularning antizarralari bilan cheklangan. Bu taklif qilingan modelga to'g'ri kelmaydigan va shuning uchun kvarklar bilan bir qatorda elementar deb tan olingan leptonlarni hisobga olmagan holda, o'sha paytda ma'lum bo'lgan elementar zarrachalar spektrini to'g'ri tasvirlash imkonini berdi. Buning narxi tabiatda mavjud bo'lmagan fraksiyonel elektr zaryadlarining kiritilishi edi. Keyinchalik, fizikaning rivojlanishi va yangi eksperimental ma'lumotlarning olinishi bilan kvark modeli asta-sekin o'sib bordi, o'zgartirildi, yangi eksperimental ma'lumotlarga moslashdi va oxir-oqibat Standart Modelga aylandi. - Qizig'i shundaki, to'rt yil o'tgach, 1968 yilda men 2010 yilda insoniyatga elementar zarralarning dala nazariyasini, 2015 yilda esa fizikaning ko'plab matematik ertaklarini yuborib, elementar zarrachalarning tortishish nazariyasini bergan g'oya ustida ishlay boshladim. ikkinchi yarmidan 20-asr fizikasining rivojlanish tarixi arxivi, shu jumladan, bu.

1 Elementar zarrachalarning standart modelining asosiy qoidalari
2 Standart model va asosiy o'zaro ta'sirlar
3 standart model va o'lchovli bozonlar
4 Standart model va glyuonlar
5 Standart model va energiyaning saqlanish qonuni
6 Standart model va elektromagnetizm
7 Elementar zarralarning standart modeli va maydon nazariyasi
2017 yil boshida dunyo Vikipediyasi nazarida fizikadagi 8 ta zarralar
9 Standart model va haqiqatga mos
10 21-asr fizikasi: standart model - xulosa

1 Elementar zarrachalarning standart modelining asosiy qoidalari

Barcha moddalar 12 ta asosiy fermion zarralaridan iborat deb taxmin qilinadi: 6 lepton (elektron, muon, tau lepton, elektron neytrino, muon neytrino va tau neytrino) va 6 kvark (u, d, s, c, b, t).

Kvarklarning kuchli, kuchsiz va elektromagnit (kvant nazariyasini tushungan holda) o'zaro ta'sirlarda ishtirok etishi aytiladi; zaryadlangan leptonlar (elektron, muon, tau-lepton) - kuchsiz va elektromagnitda; neytrino - faqat zaif o'zaro ta'sirda.

Har uch turdagi o'zaro ta'sirlar bizning dunyomiz o'lchov o'zgarishining uchta turiga nisbatan simmetrik bo'lishi natijasida yuzaga keladi, deb taxmin qilinadi.

Ta'kidlanishicha, model tomonidan kiritilgan o'zaro ta'sirlarning zarralari-tashuvchilari:

• Gipotetik kuchli o'zaro ta'sir uchun 8 glyuon (simmetriya guruhi SU(3));
• Gipotetik zaif o'zaro ta'sir uchun 3 ta og'ir o'lchovli bozonlar (W ± -bozonlar, Z 0 -bozonlar) (simmetriya guruhi SU(2));
• Elektromagnit o'zaro ta'sir uchun 1 foton (simmetriya guruhi U(1)).

Ta'kidlanishicha, gipotetik kuchsiz kuch turli avlod fermionlarini aralashtirishi mumkin, bu esa eng engil zarrachalardan tashqari hammaning beqarorligiga, shuningdek, CP buzilishi va gipotetik neytrino tebranishlari kabi ta'sirlarga olib keladi.

2 Standart model va asosiy o'zaro ta'sirlar

Haqiqatda tabiatda asosiy o'zaro ta'sirlarning quyidagi turlari, shuningdek, tegishli jismoniy maydonlar mavjud:

Tabiatda haqiqatan ham mavjud bo'lgan boshqa fundamental fizik maydonlarning mavjudligi, cheksiz ajoyib maydonlardan tashqari (kvant "nazariyasi" sohalari: glyuon, Xiggs maydoni va an.), Fizika aniqlanmagan (lekin matematikada siz xohlagancha bo'lishi mumkin). ). Tabiatda kvant nazariyasi tomonidan tasdiqlangan faraziy kuchli va faraziy zaif o'zaro ta'sirning mavjudligi - isbotlanmagan, va faqat Standart Modelning istaklari bilan oqlanadi. Bu faraziy shovqinlar faqat taxminlardir. - Tabiatda yadro kuchlari mavjud bo'lib, ular atom yadrolaridagi nuklonlarning elektromagnit o'zaro ta'siriga (tabiatda haqiqatda mavjud), ammo elementar zarralarning beqarorligi parchalanish kanallarining mavjudligi va qismida taqiqning yo'qligi bilan belgilanadi. tabiat qonunlari va ajoyib zaif o'zaro ta'sirga hech qanday aloqasi yo'q.

Tabiatda standart modelning asosiy elementlari: kvarklar va glyuonlar mavjudligi isbotlanmagan. Tajribalarda ba'zi fiziklar tomonidan kvark izlari sifatida talqin qilingan narsa boshqa muqobil talqinlarga imkon beradi. Tabiat shunday joylashtirilganki, gipotetik kvarklar soni elementar zarrachalar ichidagi o'zgaruvchan elektromagnit maydonning doimiy to'lqinlari soniga to'g'ri keladi. - Lekin tabiatda faraziy kvarklarning zaryadiga teng kasr elektr zaryadi yo'q. Hatto dipol elektr zaryadining kattaligi ham xayoliy kvarklarning xayoliy elektr zaryadining kattaligiga to'g'ri kelmaydi. Va tushunganingizdek Kvarklarsiz standart model mavjud bo'lmaydi..

1968 yilda Stenford chiziqli tezlatgichida (SLAC) chuqur noelastik sochilish bo'yicha o'tkazilgan tajribalarda protonlar ichki tuzilishga ega bo'lib, uchta jismdan (ikki u- va bitta d-kvark) iborat ekanligi tasdiqlandi. lekin bu isbotlanmagan), keyinchalik Richard Feynman o'zining parton modeli (1969) doirasida partonlarni chaqirdi, yana bir xulosaga kelish mumkin - tajribalarda to'lqin o'zgaruvchan elektromagnit maydonning doimiy to'lqinlari kuzatildi, ularning antinodlari soni to'liq mos keladi. ajoyib kvarklar soni (partonlar). Va jahon Vikipediyasining "hozirgi eksperimental faktlarning umumiyligi modelning haqiqiyligiga shubha qilmaydi" degan maqtanchoq bayonoti yolg'ondir.

3 standart model va o'lchovli bozonlar

• Tabiatda o'lchovli bozonlarning mavjudligi isbotlanmagan - bular kvant nazariyasining taxminlari. (W ± -bozonlar, Z 0 -bozonlar) oddiy vektor mezonlari D-mezonlar bilan bir xil.
• Kvant nazariyasi o'zi taxmin qilgan o'zaro ta'sirlarning tashuvchilariga muhtoj edi. Ammo tabiatda bunday bo'lmaganligi sababli, bozonlarning eng moslari olindi va kerakli faraziy o'zaro ta'sirning tashuvchisi bo'lish qobiliyati berildi.

4 Standart model va glyuonlar

Gap shundaki, gipotetik glyuonlar bilan Standart Model sharmandali bo'lib chiqdi.

Glyuon nima ekanligini eslang - bu faraziy elementar zarralar gipotetik kvarklarning o'zaro ta'siri uchun javobgardir. Matematik nuqtai nazardan, glyuonlar kvant xromodinamikasidagi faraziy kvarklar o'rtasidagi faraziy kuchli ranglarning o'zaro ta'siri uchun mas'ul bo'lgan vektor o'lchovli bozonlar deb ataladi. Bunday holda, gipotetik glyuonlar o'zlari rang zaryadini olib yuradilar va shuning uchun nafaqat faraziy kuchli o'zaro ta'sirlarning tashuvchisi, balki ularda ham ishtirok etadilar. Gipotetik glyuon kvant xromodinamikasidagi vektor maydonining kvantidir, tinch massaga ega emas va birlik spinga ega (foton kabi). Bundan tashqari, gipotetik glyuon o'zining antipartikulidir.

Shunday qilib, glyuon birlik spinga ega (foton kabi) va o'zining antizarrasi ekanligi ta'kidlanadi. - Shunday qilib: tabiatdagi elementar zarrachalar spektrini aniqlagan kvant mexanikasi va klassik elektrodinamika (va elementar zarrachalarning maydon nazariyasi, ular umumiy natijaga erishish uchun birgalikda ishlashga muvaffaq bo'lgan) bo'yicha - birlik spinga ega bo'lish (masalan, foton) va o'ziga antipartikul bo'ladi, tabiatdagi faqat bitta elementar zarracha fotondir, lekin u allaqachon elektromagnit o'zaro ta'sirlar bilan band. Birlik spinga ega bo'lgan boshqa barcha elementar zarralar vektor mezonlari va ularning qo'zg'atilgan holatlaridir, ammo bular butunlay boshqacha elementar zarralar bo'lib, ularning har biri o'z antizarralariga ega.

Va agar biz barcha vektor mezonlari nolga teng bo'lmagan tinch massaga ega ekanligini eslasak (maydon nazariyasining L kvant sonining nolga teng bo'lmagan qiymatining natijasi), u holda vektor mezonlarining hech biri (butun spinli zarralar) ajoyib emas. gluon har qanday tarzda mos keladi. Tabiatda birlik spinga ega bo'lgan boshqa elementar zarrachalar YO'Q. Tabiatda juft sonli leptonlar yoki barionlardan iborat murakkab tizimlar mavjud bo'lishi mumkin! Ammo elementar zarrachalarning bunday hosil bo'lish muddati ajoyib Xiggs bozonining, aniqrog'i, vektor mezonining umridan ancha kam bo'ladi. Shu sababli, gipotetik glyuonlarni tabiatda topib bo'lmaydi, ular qanchalik qidirilsa va ajoyib zarrachalarni qidirish uchun qancha milliard evro yoki dollar sarflansa ham. Va agar biron bir joyda ularning kashfiyoti haqidagi bayonot eshitilsa, bu haqiqatga mos kelmaydi.

Shuning uchun tabiatda glyuonlar uchun joy yo'q.. Tabiatda haqiqatda mavjud bo'lgan yadro kuchlari o'rniga kuchli o'zaro ta'sir haqida ertak yaratib, elektromagnit o'zaro ta'sirga o'xshab, "Kvant nazariyasi" va "Standart model" ularning xatosizligiga ishonch hosil qilib, o'zlarini o'liklarga aylantirdilar. oxiri. - Demak, balki matematik ERTAKLARGA ishonishni to'xtatish va to'xtatish vaqti kelgandir.

5 Standart model va energiyaning saqlanish qonuni

Elementar zarrachalarning o'zaro ta'sirini virtual zarrachalar almashinuvi orqali amalga oshirish energiyaning saqlanish qonunini to'g'ridan-to'g'ri buzadi va fanda tabiat qonunlari ustidan har qanday matematik manipulyatsiyalarga yo'l qo'yib bo'lmaydi. Tabiat va matematikaning virtual olami ikki xil olam: real va xayoliy – matematik ertaklar olami.

Glyuonlar - gipotetik kvarklarning gipotetik kuchli o'zaro ta'sirining faraziy tashuvchilari, ular yo'qdan (vakuumdan) yangi glyuonlar yaratishning ajoyib qobiliyatiga ega (qarang: qamoqqa olish maqolasi), energiyaning saqlanish qonunini ochiqchasiga e'tiborsiz qoldiradilar.

Shunday qilib, standart model energiya saqlanish qonuniga zid keladi.

6 Standart model va elektromagnetizm.

Standart model, o'zi bilmagan holda, elementar zarrachalarda doimiy dipol elektr maydonlarining mavjudligini tan olishga majbur bo'ldi, ularning mavjudligi elementar zarrachalarning maydon nazariyasi bilan tasdiqlangan. Elementar zarralar (standart modelga ko'ra) elektr zaryadining tashuvchisi bo'lgan faraziy kvarklardan iborat ekanligini ta'kidlab, standart model shu bilan proton ichida ijobiy elektr zaryadiga ega bo'lgan mintaqadan tashqari, shuningdek, proton ichida ham mavjudligini tan oldi. manfiy elektr zaryadi va qarama-qarshi elektr zaryadlari bo'lgan bir juft hududlar mavjudligi. zaryadlar va elektr "neytral" neytron uchun. Ajablanarlisi shundaki, bu hududlarning elektr zaryadlarining kattaliklari elementar zarrachalarning maydon nazariyasidan kelib chiqadigan elektr zaryadlarining kattaliklariga deyarli to'g'ri keldi.

Shunday qilib, standart model neytral va musbat zaryadlangan barionlarning ichki elektr zaryadlarini yaxshi tasvirlay oldi, ammo manfiy zaryadlangan barionlar bilan noto'g'ri yonish sodir bo'ldi. Manfiy zaryadlangan faraziy kvarklarning zaryadi –e/3 bo‘lganligi sababli, umumiy –e zaryadini olish uchun uchta manfiy zaryadlangan kvark kerak bo‘ladi va protonning elektr maydoniga o‘xshash dipol elektr maydoni ishlamaydi. Albatta, antikvarklardan foydalanish mumkin edi, lekin keyin barion o'rniga anti-baryon olinadi. Shunday qilib, standart modelning barionlarning elektr maydonlarini tavsiflashdagi "muvaffaqiyati" faqat neytral va musbat zaryadlangan barionlar bilan chegaralangan.

Nol spinli mezonlarning faraziy kvark tuzilishiga nazar tashlasangiz, u holda elektr dipol maydonlari faqat neytral mezonlar uchun olinadi, zaryadlangan mezonlar uchun esa ikkita faraziy kvarkdan elektr dipol maydonini yaratib bo'lmaydi - zaryadlar YO'L BERMAYDI. Shunday qilib, nol spinli mezonlarning elektr maydonlarini tavsiflashda standart model faqat neytral mezonlarning elektr maydonlarini oldi. Bu yerda ham dipol hududlarning elektr zaryadlarining kattaliklari elementar zarrachalarning maydon nazariyasidan kelib chiqadigan elektr zaryadlarining kattaliklariga deyarli to'g'ri keldi.

Ammo vektor mezonlari deb ataladigan elementar zarralarning yana bir guruhi mavjud - bular birlik spinli mezonlar bo'lib, ularda har bir zarrachaning o'ziga xos antizarrasi mavjud. Tajribachilar ularni tabiatda kashf qila boshladilar, ammo Standart Model, ularning tuzilishi bilan shug'ullanmaslik uchun, ularning ba'zilarini u tomonidan ixtiro qilingan o'zaro ta'sir tashuvchisi sifatida belgilashni afzal ko'radi (spin birga teng - bu sizga kerak). . Bu erda standart model faqat neytral mezonlarning elektr maydonlarini oldi, chunki kvarklarning soni o'zgarmadi (ularning spinlari ayirish emas, balki qo'shilish uchun oddiygina aylantirildi).
Keling, oraliq natijani umumlashtiramiz. Elementar zarrachalarning elektr maydonlarining tuzilishini tavsiflashda standart modelning muvaffaqiyati yarim yurak bo'lib chiqdi. Bu tushunarli: bir joyda sig'im boshqa joyda nomuvofiqlik bilan chiqib ketdi.

Endi faraziy kvarklarning massalari haqida. Agar mezon yoki barionlardagi gipotetik kvarklarning massalarini qo‘shsak, elementar zarrachaning qolgan massasining kichik foizini olamiz. Binobarin, hatto standart model doirasida ham elementar zarralar ichida kvark bo'lmagan tabiat massasi mavjud bo'lib, bu uning barcha faraziy kvarklari massalarining umumiy qiymatidan ancha kattadir. Shuning uchun standart modelning elementar zarralar kvarklardan tashkil topganligi haqidagi bayonoti to'g'ri EMAS. Elementar zarrachalar ichida gipotetik kvarklardan ko'ra kuchliroq omillar mavjud bo'lib, ular elementar zarrachalarning tortishish va inertial massasining asosiy qiymatini yaratadi. Elementar zarralarning maydon nazariyasi elementar zarrachalarning tortishish nazariyasi bilan birgalikda bularning barchasi ortida to'lqin qutblangan o'zgaruvchan elektromagnit maydon mavjudligini aniqladi. to'lqin xususiyatlari elementar zarralar, bu ularning statistik xatti-harakatlarini va, albatta, kvant mexanikasini belgilaydi.

Yana bir daqiqa. Nima uchun yarim butun spinga ega bo'lgan ikkita zarracha (kvark) bog'langan sistemada zarrachalarning spinlari mutlaqo antiparallel bo'lishi kerak (mezonlarning spinini olish uchun standart modelda bunga ehtiyoj hali qonun emas? tabiatdan). O'zaro ta'sir qiluvchi zarrachalarning spinlari ham parallel bo'lishi mumkin, keyin siz mezonning dublikatini olasiz, lekin tabiatan tabiat yaratmagan bitta spin va biroz boshqacha dam olish massasi bilan - bu standart ehtiyojlariga ahamiyat bermaydi. Ertaklari bilan model. Fizika spinga yo'naltirilgan bog'liqlik bilan o'zaro ta'sirni biladi - bu kvant "nazariyasi" tomonidan sevilmaydigan magnit maydonlarning o'zaro ta'siri. Bu shuni anglatadiki, agar tabiatda gipotetik kvarklar mavjud bo'lsa, unda ularning o'zaro ta'siri magnitdir (tabiiyki, men ajoyib glyuonlarni eslay olmayman) - bu o'zaro ta'sirlar antiparallel magnit momentli zarralar uchun jozibador kuchlarni yaratadi (va shuning uchun antiparallel spinlar, agar magnit vektorlari moment va spin parallel) va parallel magnit momentlari (spinlarning parallel yo'nalishi) bo'lgan juft zarralarning bog'langan holatini yaratishga imkon bermaydi, chunki u holda jozibador kuchlar bir xil itaruvchi kuchlarga aylanadi. Ammo agar bir juft magnit momentning bog'lanish energiyasi ma'lum bir qiymat bo'lsa (p ± uchun 0,51 MeV va p 0 uchun 0,35 MeV), u holda zarrachalarning magnit maydonlarida (taxminan) ko'proq energiya tartibi mavjud, va shuning uchun mos keladigan massa - doimiy magnit maydonning elektromagnit massasi.

Elementar zarrachalarda dipol elektr maydonlari mavjudligini tan olgan standart model elementar zarrachalarning magnit maydonlarini unutdi, ularning mavjudligi eksperimental ravishda isbotlangan va elementar zarrachalarning magnit momentlari qiymatlari bilan o'lchangan. yuqori darajadagi aniqlik.

Standart model va magnitlanish o'rtasidagi nomuvofiqliklar pi-mezonlar misolida aniq ko'rinadi. Demak, faraziy kvarklarning elektr zaryadlari bor, ya’ni ular ham doimiy elektr maydoniga ega va ular ham doimiy magnit maydonga ega. Klassik elektrodinamikaning hali bekor qilinmagan qonunlariga ko'ra, bu maydonlar ichki energiyaga ega va shuning uchun bu energiyaga mos keladigan massa. Shunday qilib, zaryadlangan p ± - mezonlarning bir juft faraziy kvarklarining doimiy magnit maydonlarining umumiy magnit massasi 5,1 MeV (7,6 MeV dan), p 0 - mezonlar uchun 3,5 MeV (4 MeV dan). Bu massaga elementar zarrachalarning doimiy elektr maydonlarining elektr massasini qo'shamiz, chunki u ham noldan farq qiladi. Zaryadlarning chiziqli o'lchamlari kamayishi bilan bu maydonlarning energiyasi doimiy ravishda oshib boradi va juda tez orada gipotetik kvarkning barcha 100% ichki energiyasi uning doimiy elektromagnit maydonlarida to'plangan vaqt keladi. Keyin kvarkning o'zi uchun javob qoladi: HECH NARSA, elementar zarrachalarning maydon nazariyasi da'vo qiladigan narsa. Va go'yo kuzatilgan "gipotetik kvarklarning izlari" o'zgaruvchan elektromagnit maydonning doimiy to'lqinlarining izlariga aylanadi, ular aslida shundaydir. Ammo bitta xususiyat bor: to'lqin o'zgaruvchan elektromagnit maydonning doimiy to'lqinlari, standart model "Kvarklar" deb ta'kidlaganidek, elementar zarrachalar mavjud bo'lgan doimiy elektr va magnit maydonlarni yarata olmaydi). Shunday qilib, biz tabiatda Kvarklar YO'Q, va elementar zarralar to'lqin qutblangan o'zgaruvchan elektromagnit maydondan, shuningdek, u bilan bog'liq bo'lgan doimiy elektr va magnit dipol maydonlaridan iborat degan xulosaga keldik, bu elementar zarralarning maydon nazariyasi da'vo qiladi.

Massa qiymatlari bilan standart model barcha pi-mezonlar qoldiq ichki energiyaga ega ekanligini aniqladi, bu elementar zarralar ichidagi to'lqin o'zgaruvchan elektromagnit maydon haqidagi Elementar zarralarning maydon nazariyasi ma'lumotlariga mos keladi. Ammo agar elementar zarralarning ichki energiyasining (95-97)% dan koʻprogʻi kvark xususiyatga ega boʻlmasa va oʻzgaruvchan toʻlqin elektromagnit maydonida toʻplangan boʻlsa, qolgan (3-5)% gipotetik kvarklarga tegishli boʻlsa, (80). -90)% elementar zarrachalarning doimiy elektr va magnit maydonlarida toʻplangan boʻlsa, bu elementar zarralar tabiatda uchramaydigan kvarklardan iborat degan asossiz taʼkid hatto Standart Modelning oʻzi doirasida ham MASHIQ koʻrinadi.

Standart modeldagi protonning kvark tarkibi yanada ayanchli bo'lib chiqdi. 2 u-kvark va bitta d-kvarkning umumiy massasi 8,81 MeV ni tashkil etadi, bu protonning tinch massasining 1 foizidan kam (938,2720 MeV). Ya'ni, protonning 99 foizi yadro kuchlari bilan birga o'zining asosiy tortishish va inertial massasini yaratadigan narsaga ega va bu kvarklar bilan bog'liq EMAS, lekin bizga yaxshiroq qo'llashga loyiq bo'lgan psevdo-ilmiy ertakni aytishda davom etmoqdamiz. proton go'yoki tabiatda hech qachon topilmagan kvarklardan iborat bo'lib, har qancha kuch va moliyaviy resurslar sarflanganiga qaramay, ular bizni bu SCAMga ishonishimizni xohlashadi. – Matematika har qanday ERTAK tuzishga va uni “fan”ning “eng oliy” yutug‘i sifatida o‘tkazishga qodir. Xo'sh, agar siz fandan foydalansangiz, maydon nazariyasidan foydalangan holda proton maydonlarining hisob-kitoblariga ko'ra, uning doimiy elektr maydoni 3,25 MeV energiyani o'z ichiga oladi va faraziy kvarklarning massasi uchun qolgan energiya ko'p miqdordan olinadi. protonning yadroviy kuchlarini yaratadigan yanada kuchli doimiy magnit maydoni.

7 Elementar zarralarning standart modeli va maydon nazariyasi

• Elementar zarrachalarning maydon nazariyasi tabiatda uchramaydigan kvark va glyuonlarning mavjudligini inkor etadi, gipotetik kuchli va kuchsiz oʻzaro taʼsirlar mavjudligini (kvant nazariyasi tomonidan ilgari surilgan) va unitar simmetriyaning haqiqatga mos kelishini inkor etadi.
• Tau lepton - myuonning qo'zg'aluvchan holati, uning neytrinosi esa - myuon neytrinosining qo'zg'aluvchan holati.
• (W ± -bozonlar, Z 0 -bozonlar) oddiy vektor mezonlari bo'lib, energiyaning saqlanish qonuniga, shuningdek, tabiatning boshqa qonunlariga e'tibor bermaslik bilan bog'liq o'zaro ta'sirlarning tashuvchisi emas.
• Foton tabiatda faqat haqiqiy holatda mavjud. Elementar zarrachalarning virtual holati tabiat qonunlarining matematik manipulyatsiyasidir.
• Yadro kuchlari, asosan, yaqin zonadagi nuklonlarning magnit maydonlarining o'zaro ta'siriga kamayadi.
• Beqaror elementar zarrachalarning yemirilish sabablari yemirilish kanallarining mavjudligi va tabiat qonunlariga asoslanadi. Elementar zarracha, atom yoki uning yadrosi kabi, eng past energiyaga ega bo'lgan holatga intiladi - faqat uning imkoniyatlari boshqacha.
• "Neytrino tebranishlari" deb ataladigan, to'g'rirog'i, reaktsiyalar ularning dam olish massalaridagi farqga asoslangan bo'lib, og'irroq muon neytrinosining parchalanishiga olib keladi. Umuman olganda, bir elementar zarraning boshqasiga ajoyib tarzda aylanishi elektromagnetizm qonunlariga va energiyaning saqlanish qonuniga ziddir. - Har xil turdagi neytrinolar turli xil kvant sonlari to'plamiga ega, buning natijasida ular elektromagnit maydonlar farqlanadi, ular umumiy ichki energiyaning boshqa qiymatiga va shunga mos ravishda qolgan massaning boshqa qiymatiga ega. Afsuski, tabiat qonunlarini matematik manipulyatsiya qilish 20-asrda ertak nazariyalari va fizika modellari uchun odatiy holga aylandi.

2017 yil boshida dunyo Vikipediyasi nazarida fizikadagi 8 ta zarralar

Dunyo Vikipediyasi nuqtai nazaridan fizikadagi zarralar shunday ko'rinadi:

Men bu rasmga bir nechta rang qo'ydim, bu haqiqat sifatida qabul qilinadi, chunki u qo'shimchalar kerak. yashil rangda ta'kidlangan narsa haqiqatdir. Bu biroz bo'lib chiqdi, ammo bu ishonchli deb topilgan HAMMA. Ochroq rang tabiatdagi narsalarni ta'kidlaydi, lekin ular buni bizga boshqa narsa sifatida zarba berishga harakat qilmoqdalar. Xullas, rangsiz ijodlarning hammasi ERtaklar olamidan. Va endi qo'shimchalarning o'zi:

• Tabiatda kvark YO'Qligini - Standart Model tarafdorlarining o'zi bilishni istamaydi, bu esa barchamizni tajribalarda kvarklarning ko'rinmasligini "asoslash" uchun yangi ERTAKLARNI sirg'aldi.
• Leptonlarning asosiy holatlaridan, elementar zarralarning maydon nazariyasiga ko'ra, tabiatda faqat mos keladigan neytrinolar va antizarralar bilan muonli elektron mavjud. Tau lepton spinining qiymati, 1/2 ga teng, bu zarracha leptonlarning asosiy holatlariga tegishli ekanligini bildirmaydi - ular shunchaki bir xil spinlarga ega. Xo'sh, har bir elementar zarra uchun hayajonlangan holatlar soni cheksizlikka teng - elementar zarralarning maydon nazariyasi natijasi. Tajribachilar allaqachon ularni kashf qila boshladilar va tau leptondan tashqari boshqa elementar zarralarning ko'plab hayajonlangan holatlarini kashf etdilar, ammo ularning o'zlari buni hali tushunmaganlar. Xo'sh, ba'zilar uchun tomoqdagi suyak kabi elementar zarralarning Field nazariyasi toqat qilinadi va agar ular qayta o'rgansalar, undan ham yaxshiroq bo'ladi.
• Tabiatda o'lchovli bozonlar YO'Q - tabiatda shunchaki birlik spinli elementar zarralar mavjud: bular foton va vektor mezonlari (ular ajoyib o'zaro ta'sir tashuvchisi sifatida o'tishni yaxshi ko'radilar, masalan, "zaif" o'zaro ta'sir) hayajonlangan holatlari bilan. , shuningdek, mezonlarning birinchi hayajonlangan holati.
• Ajoyib Xiggs bozonlari elementar zarrachalarning tortishish nazariyasiga ziddir. Biz Xiggs bozonining niqobi ostida vektor mezonini puflamoqchimiz.
• Tabiatda asosiy zarralar YO'Q - tabiatda faqat elementar zarralar mavjud.
• Supersheriklar ham boshqa faraziy fundamental zarralar kabi ERTAKLAR olamidan. Bugun muallifning ismi qanday bo'lishidan qat'i nazar, ertaklarga ko'r-ko'rona ishonib bo'lmaydi. Siz har qanday zarrachani ixtiro qilishingiz mumkin: Dirakning "magnit monopoli", Plank zarrasi, parton, har xil turdagi kvarklar, arvohlar, "steril" zarralar, graviton (gravitino) ... - bu shunchaki NOLI dalil. - Ilm-fan yutug'i uchun chiqarilgan biron bir soxta ilmiy qo'g'irchoqqa e'tibor bermang.
• Tabiatda murakkab zarrachalar bor, lekin ular barionlar, giperonlar va mezonlar emas. - Bular atomlar. atom yadrolari, barion moddalarning ionlari va molekulalari, shuningdek, yulduzlar tomonidan ulkan miqdorda chiqariladigan elektron neytrinolarning birikmalari.
• Elementar zarrachalarning maydon nazariyasiga ko'ra, tabiatda yarim butun spinning turli qiymatlariga ega bo'lgan barionlar guruhlari bo'lishi kerak: 1/2, 3/2, 5/2, 7/2, .... eksperimentchilar katta spinli barionlarni kashf etishda muvaffaqiyatga erishdilar.
• Mezonlar qoʻzgʻaluvchan holatlari bilan oddiy (nol spinli) (tarixiy rezonans deb ataladi) va vektorga (butun spinli) boʻlinadi. Fizika tabiatda vektor mezonlarini kashf qila boshladi, garchi ularga eksperimentchilar orasida sezilarli qiziqish yo'qligiga qaramay.
• Qisqa muddatli sun'iy ravishda yaratilgan ekzotik atomlar, ularda elektron boshqa, massivroq elementar zarracha bilan almashtirildi - bu "fiziklarning zavqlanishi" olamidan. Va ularga megadunyoda joy yo'q.
• Tabiatda ekzotik adronlar yo'q, chunki tabiatda kuchli o'zaro ta'sir YO'Q (lekin oddiy yadro kuchlari mavjud va bular turli tushunchalar), shuning uchun tabiatda adronlar, shu jumladan ekzotiklar ham yo'q.

Siz har qanday zarrachani soxta nazariya uchun asos sifatida ixtiro qilishingiz va keyin uni "fanning g'alabasi" sifatida topshirishingiz mumkin, faqat tabiat bunga ahamiyat bermaydi.

Bugun bu aniq dunyo Vikipediyasida joylashgan elementar zarralar haqidagi ma'lumotlarga ishonish MUMKIN EMAS. Haqiqatan ham ishonchli eksperimental ma'lumotlarga ular fanning eng yuqori yutuqlari sifatida namoyon bo'lgan mavhum nazariy konstruktsiyalarning asossiz bayonotlarini qo'shdilar, lekin aslida oddiy matematik ERTAKLAR. Dunyo Vikipediyasi ilm-fandan pul topadigan, mualliflar puliga maqolalarni nashrga qabul qiladigan nashriyotlarning ma’lumotlariga ko‘r-ko‘rona ishonch bilan yonib ketdi – shuning uchun ham FANNI rivojlantiruvchi g‘oyasi borlar o‘rniga puli borlar chop etiladi. Olimlar global Vikipediyada chetga surilganda va maqolalar mazmuni mutaxassislar tomonidan nazorat qilinmasa, shunday bo'ladi. Matematik ertaklar tarafdorlari XX asrning boshlarida mikrokosmos fizikasi o'sha paytda hukmron bo'lgan noto'g'ri tushunchalarga muqobil sifatida paydo bo'lganligini unutib, o'zlarining dogmalariga qarshi kurashni nafrat bilan "alternativizm" deb atashadi. Mikrokosmosni o'rganish jarayonida fizika juda ko'p yangi narsalarni topdi, ammo haqiqiy eksperimental ma'lumotlar bilan bir qatorda fizikaga mavhum nazariy konstruktsiyalar oqimi ham kirib keldi, o'ziga xos narsalarni o'rganib chiqdi va fanning eng yuqori yutug'i sifatida namoyon bo'ldi. Balki bu nazariy konstruksiyalar yaratgan virtual dunyoda ular tomonidan ixtiro qilingan “tabiat qonunlari” ishlaydi, lekin fizika tabiatning o‘zini va uning qonunlarini o‘rganadi, matematiklar esa o‘zlari xohlagancha zavq olishlari mumkin. Bugun 21-asr fizikasi 20-asrning yolgʻonlari va firibgarliklaridan oʻzini tozalashga harakat qilmoqda..

9 Standart model va haqiqatga mos

String nazariyotchilari, uni Standart Model bilan taqqoslab, simlar nazariyasi uchun kampaniya olib borishadi, Standart Model eksperimental ma'lumotlarga mos keladigan 19 ta bepul parametrga ega ekanligini ta'kidlaydilar.

Ularga nimadir etishmayapti. Standart model hali ham kvark modeli deb atalganida, buning uchun faqat 3 kvark etarli edi. Ammo u ishlab chiqilgach, Standart Model kvarklar sonini 6 ga (pastki, yuqori, g'alati, maftunkor, yoqimli, haqiqiy) oshirishi kerak edi va har bir faraziy kvark uchta rangga (r, g, b) ega edi - biz 6 * 3 =18 faraziy zarrachani oling. Shuningdek, ular "qamoqqa olish" deb nomlangan noyob qobiliyatga ega bo'lishi kerak bo'lgan 8 ta glyuonni qo'shishlari kerak edi. 18 peri kvark va 8 peri glyuon, ular uchun tabiatda joy yo'q edi - bu allaqachon 26 ta xayoliy ob'ekt, 19 ta bepul moslama parametrlaridan tashqari. - Model yangi eksperimental ma'lumotlarga moslashish uchun yangi xayoliy elementlar bilan o'sdi. Ammo peri kvarklari uchun ranglarning kiritilishi etarli emas edi va ba'zilari allaqachon kvarklarning murakkab tuzilishi haqida gapira boshladilar.

Kvark modelini standart modelga aylantirish muqarrar qulashning oldini olish uchun haqiqatga moslashish jarayoni bo'lib, Lagrangianning haddan tashqari o'sishiga olib keladi:

Standart model qanday qilib yangi "qobiliyatlar" bilan qurilgan bo'lishidan qat'i nazar, u bundan ilmiy bo'lib qolmaydi - asos noto'g'ri.

10 21-asr fizikasi: standart model - xulosa

Standart model (elementar zarrachalar) shunchaki faraziy konstruktsiya bo'lib, u qanday qilib moslashtirilgan bo'lishidan qat'i nazar, haqiqatga yaxshi mos kelmaydi:

• Bizning dunyomizning o'lchov o'zgarishining uchta turiga nisbatan simmetriyasi isbotlanmagan;
• Kvarklar tabiatda hech qanday energiyada topilmaydi - Tabiatda kvarklar YO'Q;
• Glyuonlar tabiatda umuman mavjud emas.;
• Tabiatda zaif o'zaro ta'sirning mavjudligi isbotlanmagan va tabiat bunga muhtoj emas;
• Kuchli kuch ixtiro qilingan yadro kuchlari o'rniga (aslida tabiatda mavjud);
• Virtual zarralar energiyaning saqlanish qonuniga ziddir- tabiatning asosiy qonuni;
• Tabiatda kalibrli bozonlarning mavjudligi isbotlanmagan - tabiatda oddiygina bozonlar mavjud.

Umid qilamanki, siz aniq ko'rasiz: standart model qanday asosda qurilgan.

Topilmadi, isbotlanmagan va hokazo. bu hali topilmagan va hali isbotlanmagan degani emas - bu Standart Modelning asosiy elementlarining tabiatda mavjudligini tasdiqlovchi dalillar yo'qligini anglatadi. Shunday qilib, Standart Model tabiatga mos kelmaydigan noto'g'ri poydevorga asoslangan. Shuning uchun standart model fizikada xatodir. Standart model tarafdorlari odamlar standart modelning ertaklariga ishonishda davom etishlarini xohlashadi, aks holda ular qayta o'rganishlari kerak bo'ladi. Ular oddiygina standart modelni tanqid qilishni e'tiborsiz qoldiradilar, o'z fikrlarini ilm-fan yechimi sifatida taqdim etadilar. Ammo fizikadagi noto'g'ri tushunchalar, ilm-fan tomonidan tasdiqlangan nomuvofiqligiga qaramay, takrorlanishda davom etsa, fizikadagi noto'g'ri tushunchalar fizikada SCAMga aylanadi.

Standart modelning asosiy homiysi, isbotlanmagan matematik taxminlar to'plami (oddiy qilib aytganda, matematik ERTAKLAR to'plami yoki Eynshteynning so'zlariga ko'ra) fizikadagi noto'g'ri tushunchalar bilan ham bog'liq bo'lishi mumkin: bir-biriga bog'liq bo'lmagan fikrlar parchalaridan tuzilgan aqldan ozgan g'oyalar to'plami") tabiatning asosiy qonuni - energiyaning saqlanish qonuni bilan hisoblashni istamaydigan "Kvant nazariyasi" deb nomlangan. Kvant nazariyasi tabiat qonunlarini tanlab hisobga olishda va matematik manipulyatsiyalar bilan shug'ullanishda davom etar ekan, uning Ilmiy nazariya qat'iy ravishda tabiat qonunlari doirasida harakat qilishi yoki ularning noto'g'riligini isbotlashi kerak, aks holda u fan doirasidan tashqarida bo'ladi.

Bir vaqtlar Standart Model mikrodunyoda eksperimental ma'lumotlarni to'plashda ma'lum ijobiy rol o'ynagan - ammo bu vaqt o'z nihoyasiga yetdi. Xo'sh, eksperimental ma'lumotlar standart model yordamida olingan va olish davom etayotganligi sababli, ularning ishonchliligi haqida savol tug'iladi. Topilgan elementar zarralarning kvark tarkibi haqiqatga hech qanday aloqasi yo'q. - Shuning uchun standart model yordamida olingan eksperimental ma'lumotlar model doirasidan tashqarida qo'shimcha tekshirishni talab qiladi.

Yigirmanchi asrda standart modelga katta umidlar bog'langan edi, u fanning eng yuqori yutug'i sifatida taqdim etildi, ammo XX asr tugadi va shu bilan birga soxta poydevorga qurilgan boshqa matematik ertakning fizikada hukmronlik davri tugadi. , deb nomlangan: "Elementar zarrachalarning standart modeli" . Bugungi kunda standart modelning noto'g'riligini buni sezishni istamaydiganlar sezmaydilar.

Vladimir Gorunovich