Що таке стандартна модель

Вітаємо на Science Clic.
Сьогодні ми розповімо вам про Стандартну модель.
Стандартна модель обʼєднує всі елементарні частинки, з яких складається Всесвіт, в єдину теорію.
Елементарні частинки - це фундаментальні елементи, що лежать в основі усього Всесвіту.
Це найменші, неподільні частинки.
Стандартна модель розподіляє ці елементарні частинки на групи.
Перш за все, Всесвіт складається з матерії.
Матерія є основою для живих істот, планет, зірок та усього, що має масу.
Елементарні частинки, які складають матерію, називаються ферміонами.
Існує дві групи ферміонів: кварки й лептони.
Саме з кварків та лептонів складається вся речовина.
Кварки й лептони утворюють три покоління фундаментальних частинок.
Кожне покоління містить одну пару кварків та одну пару лептонів.
До першого покоління відносять верхній та нижній кварки, а також два види лептонів - електрони та електронні нейтрино.
Це найпоширеніші частинки у Всесвіті.
Поєднуючись у групи по три, верхній та нижній кварки утворюють протони й нейтрони - основні компоненти атомних ядер.
Також в атомах є електрони.
Вони ніби "рухаються" навколо ядра з протонів і нейтронів, і їхній негативний заряд компенсує позитивний заряд протонів.
Тому речовина зазвичай електрично нейтральна.
Рухаючись впорядковано у провідниках, електрони створюють електричний струм.
Найчисленнішими частинками речовини у Всесвіті є електронні нейтрино.
Щосекунди крізь наші тіла проходить більше мільярда таких нейтрино.
Електронні нейтрино практично не взаємодіють з речовиною, через що їх надзвичайно важко виявляти.
Друге покоління частинок включає два кварки - "чарівний" та "дивний", - а також два лептони: мюон та мюонне нейтрино.
Ці чотири види частинок мають масу, більшу від маси частинок першого покоління.
І нарешті, третє покоління частинок утворене істинним та красивим кварками, а також тау-лептоном і тау-нейтрино.
Ці чотири частинки іще масивніші, ніж частинки двох перших поколінь.
Частинки другого та третього поколінь вкрай рідкісні у нашому Всесвіті.
Він майже цілковито складається з частинок першого покоління.
Гаразд, йдемо далі. Усі частинки речовини існують в одному із двох можливих варіантів.
Частинки речовини - ферміони - мають партнерів, які утворюють антиречовину: кожній частинці відповідає її античастинка.
Античастинки мають такі самі характеристики, що й звичайні частинки, окрім протилежного електричного заряду.
Також існують частинки, які не є складовими частинками речовини.
Їх називають елементарними бозонами.
Елементарні бозони є носіями фундаментальних взаємодій між двома частинками речовини.
Чотири такі бозони називаються "калібрувальними".
Бозони кожного з трьох типів відповідають за певну взаємодію у Всесвіті.
Фотон є калібрувальним бозоном, пов'язаним з електромагнітною взаємодією.
Він рухається зі швидкістю світла і породжує електромагнітну взаємодію, а також ЕМ-випромінювання.
Глюон - калібрувальний бозон, пов'язаний із сильною ядерною взаємодією.
Ця взаємодія проявляється на дуже малих відстанях всередині атомних ядер між протонами й нейтронами.
Вона також втримує разом кварки, з яких складаються протони та нейтрони.
І нарешті існують бозони Z⁰ (зед-нуль), W+ (дубль-ве-плюс) і W- (дубль-ве-мінус), які є носіями слабкої ядерної взаємодії.
Ця взаємодія відповідальна за такі явища, як радіоактивність і ядерний синтез у зірках на кшталт Сонця.
Існує у стандартній моделі іще один бозон - бозон Хіґґса.
Бозон Хіггса не є носієм взаємодії, він відповідає за особливе поле - поле Хіґґса, яке надає масу деяким фундаментальним частинкам.
Що більше частинки взаємодіють із цим полем, то більша їхня маса.
Отож. У Всесвіті існує велике різноманіття елементарних частинок, і усі їх Стандартна модель поєднує в одній теоретичній конструкції.
Однак ця теорія не може пояснити усього.
Наприклад, поза Стандартною моделлю залишається гравітація, яка є дуже важливою взаємодією у Всесвіті.
Тому фізики запропонували ідею бозона, який переносив би гравітаційну взаємодію.
Вчені назвали його гравітоном.
Однак його існування досі залишається гіпотезою.