The Standard Model (Polski)

dyskusja

wprowadzenie

the Standard Model to nazwa nadana w latach 70.teorii cząstek podstawowych i ich interakcji. Zawierał on wszystko, co było znane na temat cząstek subatomowych w tym czasie i przewidywał istnienie dodatkowych cząstek, jak również.

istnieje siedemnaście nazwanych cząstek w modelu standardowym, uporządkowanych na poniższym wykresie., Ostatnimi odkrytymi cząstkami były bozony W i Z w 1983 roku, kwark górny w 1995 roku, neutrino tau w 2000 roku i bozon Higgsa w 2012 roku.

iv id

cząstki Modelu Standardowego (nukleony włączone do porównania)

* masy z grupy danych cząstek

† proton i neutron to hadrony (zbudowane z kwarków), bariony (zbudowane z trzech kwarków) i nukleony (Znalezione w jądrze), ale nie są to cząstki modelu standardowego

‡ bozon Higgsa jest jedynym znanym bozonem skalarnym.,

Rodzina			cząstka	przewidywany/ odkryty		spin numer	ładunek (e)	*masa* (MeV/c2)
f e r m I o N s	Q u a r k s	u	up Quark	1964	1968	½	+ ⅔ +	r, g, b	2.16
		d	down Quark	1964	1968	½	− ⅓ −	r, g, b	4.,t> +⅔+ r, g, b 1,270 W Quark Quark 1964 1968 ½ −⅓− b, g, b 93 Wsparcie T> górny kwark 1973 1995 ½ + ⅔ + b, g, b 172 760 b Dolny kwark 1973 1977 ½ − ⅓ − b, g, b 4,180 s in p t O n In in elektron 1874 1897 ½ −1− nie 0.,51099895
		μ	muon	0000	1936	½	−1−	none	105.658375
		τ	tau	0000	1975	½	−1−	none	1776.86
		νe	electron neutrino	1930	1956	½	0	none	< 1.1 × 10−6
		νμ	muon neutrino	s1940s	1962	½	0	none	< 0.,19
	ντ	tau neutrino	s1970s	2000	½	0	none	< 18.2
	†	p	proton	1815	1917	½	+1+	none	938.272081
		n	neutron	1920	1932	½	0	none	939.,565413
	b o s o n s	v e c t o r	g	gluon	1962	1978	1	0	8 colors	0
			γ	photon	0000	1899	1	0	none	0
			W	W boson	1968	1983	1	±1±	none	80,379
			Z	Z boson	1968	1983	1	0	none	91,187.,6
		‡	H	1964	2012	0	brak	125,100

+ 1

s =	⎡ ⎣	s	⎛ ⎝	s	⎞ ⎠	⎤½ ⎦	ℏ

dla cząstek spin kwantowej liczba 0, decyzja rozsądna спиновый chwili impulsu 0 ℏ.,

z z(0) =	⎡ ⎣	0	⎛ ⎝	0	+ 1	⎞ ⎠	⎤½ ⎦	ℏ = 0 ℏ

dla wysokiego spin kwantowej liczby spin momentu pędu wzrasta, ale oprócz tego jest nie wiele więcej, że można po prostu powiedział.,

fermiony są podzielone na dwie grupy po sześć: te, które muszą się ze sobą wiązać, nazywane są kwarkami, a te, które mogą istnieć niezależnie, nazywane są leptonami.

słowo „quark” pierwotnie pojawiło się w jednej linii powieści Finnegans Wake napisanej przez irlandzkiego pisarza Jamesa Joyce ' a (1882-1941). Bohaterem książki jest celnik o imieniu Humphrey Chimpden Earwicker, który marzy, że podaje piwo pijanej Mewie(nie żart). Zamiast prosić o „trzy kwarty dla Pana Marka” nietrzeźwy ptak mówi „trzy kwarty dla Pana Marka”., Ponieważ teoria modelu Przedstandardowego była kompletna z tylko trzema kwarkami, nazwa miała jakiś sens. Pełny Model Standardowy potrzebuje dziś sześciu kwarków. To nie sprawiło, że to słowo było mniej zabawne. Quark! Sześć smaków quark to up, down, strange, charm, top i bottom. Nazwy smaków są zasadniczo bez znaczenia.

kwarki są znane z tego, że łączą się w tryplety i dublety. Trojaczki nazywane są barionami, terminem pochodzącym od greckiego słowa βαρύς (varys) oznaczającego „ciężki”. Dublety nazywane są mezonami, Termin pochodzi od greckiego słowa μέσος (Mezos) oznaczającego „środek”., Bariony (potrójne ciężkie), mezony (podwójne podwójne o średniej wadze) i kwarki (cząstki podstawowe) są znane jako hadrony, od greckiego słowa αδρός (adros) oznaczającego grube, wytrzymałe, masywne lub duże. Nazwa ta nawiązuje do zdolności punktowych kwarków do wiązania się i tworzenia cząstek, które są w pewnym sensie „grube”.

pozostałe sześć fermionów nazywa się leptonami, nazwa pochodzi od greckiego słowa λεπτός (leptos) oznaczającego cienki, delikatny, lekki lub mały. Cząstki te nie muszą wiązać się ze sobą, co utrzymuje je „cienkie” w pewnym sensie., Początkowo leptony były uważane za” lekkie „cząstki, a hadrony za „ciężkie” cząstki, ale odkrycie leptonu tau w 1975 roku złamało tę zasadę. Tau (najcięższy lepton) jest prawie dwa razy masywniejszy od protonu (najlżejszy hadron).

bariony znajdujące się w jądrze (proton i neutron) nazywane są nukleonami. Łacińskie słowo jądra to nucleus. Nukleony znajdują się w metaforycznym „jądrze” atomu. Bariony, które zawierają co najmniej jeden kwark dziwny, ale bez kwarków powabnych, dolnych lub górnych, nazywane są hiperonami., Greckie słowo beyond to υπέρ( yper), które przekształciło się w angielski przedrostek hyper-. Hiperony są cząstkami, które w pewnym sensie są „wyjściem”.

neutrina są ważną podgrupą w obrębie leptonów. Występują w trzech smakach nazwanych na cześć ich partnera leptonów. Elektron, mion i tau są dopasowane do neutrina elektronowego, mionowego i tau. Neutrina mają bardzo małą masę (nawet dla leptonów) i oddziałują tak słabo z resztą cząstek, że są wyjątkowo trudne do wykrycia. Nazwa jest grą słów., Włoskie słowo neutron (Neutron) brzmi jak słowo neutralne (neutro) z przyrostkiem rozszerzającym (- one) na końcu. Oznacza to, że brzmi to jak „duży neutralny” dla włoskich uszu. Zastąp przyrostek rozszerzający-jeden z przyrostkiem zdrobniałym-ino i masz „małe neutralne”, co jest dobrym opisem tego, czym jest neutrino-drobna cząstka neutralna. Aaaaaw, taki mały i neutralny.

fermiony należą do jednej z trzech znanych generacji od zwykłych (I), przez egzotycznych (II), do bardzo egzotycznych (III)., (Są to przymiotniki, które wybrałem aby opisać pokolenia.) Cząstki generacji I mogą łączyć się w hadrony o efektywnie nieskończonych rozpiętościach życia (np. stabilne Atomy zbudowane z elektronów, protonów i neutronów). Cząstki II generacji zawsze tworzą niestabilne hadrony. Najdłużej żyjącym hadronem zawierającym kwark II generacji jest cząstka lambda (zbudowana z kwarka górnego, dolnego i dziwnego). Jego średni czas życia wynosi mniej niż miliardową część sekundy, co jest uważane za długotrwałe dla niestabilnego hadronu. Cząstki III generacji są podzielone w ich zachowaniu., Kwark dolny nie jest o wiele obcy niż kwark dziwny, ale kwark górny jest tak krótkotrwały, że nie istnieje wystarczająco długo, aby cokolwiek zrobić. Rozpada się, zanim świat się dowie, że istnieje. Kwarki górne znane są tylko z produktów ich rozpadu.

oddziaływania cząstek

trzy z czterech podstawowych czwórek natury są zawarte w standardowym modelu fizyki cząstek — elektromagnetyzm, Siła silna i siła słaba. (Grawitacja nie jest uwzględniona w modelu standardowym.,) Każda siła działa między cząstkami ze względu na pewną własność tej cząstki-ładunek elektromagnetyczny, kolor dla silnej siły i smak dla słabej siły. Bozony związane z każdą siłą nazywane są bozonami pomiarowymi-fotonem dla elektromagnetyzmu, gluonami dla siły silnej, a bozonami w I Z dla siły słabej.

ładunek jest właściwością materii, która powoduje powstawanie zjawisk elektrycznych i magnetycznych (zwanych zbiorczo elektromagnetyzmem)., Ładunek jest kwantyzowany, co oznacza, że może istnieć tylko w dyskretnych ilościach o ograniczonych wartościach-wielokrotnościach i ułamkach ładunku elementarnego (e = 1,6 × 10-19 C). Cząstki, które istnieją niezależnie (elektron, mion i tau), przenoszą wielokrotności ładunku elementarnego (-1 e), podczas gdy kwarki przenoszą ułamki ładunku elementarnego (+⅔ E lub −⅓ e). Kwarki zawsze wiążą się ze sobą w grupy, których ładunek całkowity jest całkowalną wielokrotnością ładunku elementarnego, dlatego nikt nigdy nie mierzył bezpośrednio ładunku ułamkowego., Ponadto, ponieważ przyciągają się przeciwne ładunki, elektrony mają tendencję do wiązania się z protonami, tworząc atomy, które są neutralne ogólnie. Zwykle nie zauważamy elektrycznej natury materii z tego powodu.

naładowane cząstki oddziałują poprzez wymianę fotonów — nośnika siły elektromagnetycznej. Gdy jeden elektron odpycha drugi lub jakikolwiek elektron okrąża jądro, odpowiada za to Foton. Fotony są bezmasowe, nie naładowane i mają nieograniczony zasięg., Model matematyczny używany do opisu interakcji naładowanych cząstek poprzez wymianę fotonów jest znany jako Elektrodynamika kwantowa (QED).

kwarki przyklejają się do innych kwarków, ponieważ posiadają cechę znaną jako kolor (lub ładunek koloru). Kwarki występują w trzech kolorach: czerwonym, zielonym i niebieskim. Nie daj się zwieść słowom. Kwarki są zbyt małe, aby mogły być widoczne i dlatego nigdy nie mogą mieć właściwości percepcyjnych, takich jak kolor. Nazwy zostały wybrane ze względu na wygodną analogię., Kolory kwarków w modelu standardowym łączą się podobnie jak kolory światła w ludzkim widzeniu.

czerwone światło plus Zielone światło plus niebieskie światło wydaje się nam ludziom jako „bezbarwne” białe światło. Barion to triplet jednego czerwonego, jednego zielonego i jednego niebieskiego kwarku. Połącz je razem, a otrzymasz neutralną cząstkę koloru. Kolor plus jego przeciwny kolor daje również białe światło. Na przykład światło czerwone i cyjanowe wygląda tak samo dla ludzi, jak światło białe. MEZON jest podwójnym kwarkiem barwnym i antykwarkiem antykwarkowym. Połącz je razem, a otrzymasz neutralną cząstkę koloru.,

jest coś w kolorze, co sprawia, że chce się ukryć przed czymś większym niż jądro. Quarks nie może znieść bycia oddzielonym od siebie. Po prostu muszą się połączyć i zawsze robią to w sposób, który ukrywa ich kolor przed światem zewnętrznym. Jeden kolor nigdy nie jest faworyzowany przez inny, gdy kwarki się łączą. Materia jest neutralna kolorystycznie w bardzo małej skali.

kolorowe cząstki są związane ze sobą przez odpowiednio nazwane gluony. Gluony są również zabarwione, ale w bardziej skomplikowany sposób niż kwarki., Sześć z ośmiu gluonów ma dwa kolory, jeden ma cztery, a drugi ma sześć. Gluony kleją kwarki razem, ale również przyklejają się do siebie. Jedną z konsekwencji tego jest to, że nie mogą dotrzeć i zrobić wiele poza jądrem.

model matematyczny używany do opisu interakcji kolorowych cząstek poprzez wymianę gluonów jest znany jako chromodynamika kwantowa (QCD). Cały lepki bałagan nazywany jest silną siłą lub silnym oddziaływaniem, ponieważ powoduje siły w jądrze, które są silniejsze niż siła elektromagnetyczna., Bez silnej siły każde jądro rozpadłoby się na kawałki.

istnieje dwanaście nazw fermionów elementarnych. Różnica między nimi polega na smaku. Słowo „smak” jest tu używane jako „typ” i odnosi się tylko do fermionów. Nie daj się zwieść słowu. Cząstki subatomowe są zbyt małe, aby mieć jakiekolwiek cechy, które mogłyby być bezpośrednio obserwowane przez ludzkie zmysły.,

cząstki smakowe oddziałują słabo poprzez wymianę bozonów W lub Z — nośników siły słabej (zwanych też bozonami wektorowymi pośrednimi). Kiedy neutron rozpada się na proton, odpowiedzialny jest Bozon W. Model matematyczny używany do opisu interakcji cząsteczek smakowych poprzez wymianę bozonów w I Z jest czasami znany jako flawordynamics kwantowej (QFD), ale jest to termin, który nie jest używany przez pracujących fizyków cząstek elementarnych. Przy wyższych energiach siły słabe i elektromagnetyczne zaczynają wyglądać coraz bardziej podobnie., Model matematyczny, który opisuje te interakcje razem jest znany jako teoria elektroweak (EWT). Jest to konwencjonalna nazwa teorii siły słabej.

masa i grawitacja

wszystkie fermiony mają niezerową masę spoczynkową. Cząstki w generacji i są mniej masywne niż te w generacji II, które są mniej masywne niż te w generacji III. w generacji kwarki są bardziej masywne niż leptony, a neutrina są mniej masywne niż inne leptony. Bozony są podzielone, jeśli chodzi o masę., Gluony i fotony są bezmasowe. Bozony W, Z i Higgsa są masywne.

masa to energia. Poruszająca się cząstka jest bardziej masywna niż stacjonarna, ponieważ ma energię kinetyczną. Logicznie więc, stacjonarna cząstka nie powinna mieć masy. Gdybyśmy mogli zatrzymać Foton (czego nie możemy) to nic by nie ważyło. Nasza logika zdaje się działać. Gdybyśmy mogli zatrzymać elektron (który możemy) to coś ważyłoby. Nasza logika jest złamana. Dlaczego niektóre cząstki ważą coś w spoczynku, a inne nic?,

masa jest energią i energia występuje w dwóch rodzajach: energia kinetyczna (energia ruchu) i energia potencjalna (energia układu). Udział energii kinetycznej w masie jest niewielki. Większość otaczającej nas masy pochodzi z jakiejś potencjalnej energii. Na przykład proton składa się z dwóch kwarków górnych i kwarków dolnych. Masy tych trzech kwarków nie sumują się do masy protonu.

mp	≠	2mu +1md
938.,272 MeV/c2	≠	2(2.3 MeV/c2) + 1(4.8 MeV/c2)
938.272 MeV/c2	≠	9.4 MeV/C2

masy części stanowią tylko 1% masy całości. Pozostałe 99% pochodzi z energii potencjalnej silnej siły trzymającej proton razem. Cząstki, które pośredniczą w silnej sile, to gluony. Energia oddziaływania tych bezmasowych cząstek jest tym, co daje protonowi większość jego masy.,

więc dlaczego kwarki mają masę, a gluony nie? Albo jak historycznie padło pytanie, dlaczego bozony W i z mają masę, a Foton nie? Może jest inny rodzaj potencjalnej energii. Może istnieje inna interakcja – interakcja, którą odczuwają niektóre cząstki, a inne nie. jeśli istnieje interakcja, istnieje cząstka-cząstka, która nadaje masę innym cząstkom, gdy tylko siedzą i nic nie robią. Interakcja dająca masę cząstkom elementarnym została zaproponowana w 1964 roku przez naukowców w trzech niezależnych lokalizacjach.,

1. François Englert i Robert Brout w L ' Université Libre de Bruxelles w Belgii
2. Peter Higgs na Uniwersytecie w Edynburgu w Szkocji
3. Gerald Guralnik, Carl Hagen i Tom Kibble w Imperial College w Londynie

mechanizm ten powinien być nazywany mechanizmem Englerta-Brouta-Higgsa-Guralnika-Hagen-Kibble, ale tak nie jest. mechanizm Higgsa i cząstka, która pośredniczy w oddziaływaniu nazywa się bozonem Higgsa, cząstką Higgsa lub (rzadko) Higgsonem.,zakłada się, że cała przestrzeń jest wypełniona polem Higgsa — morzem tła wirtualnych bozonów Higgsa, które pojawiają się i znikają. Kwarki, leptony oraz bozony W i Z poruszające się w przestrzeni oddziałują z tym polem, dlatego cząstki te mają masę. Fotony i gluony nie oddziałują z polem Higgsa, dlatego cząstki te nie mają masy. Nawet sam bozon Higgsa oddziałuje z polem Higgsa. Daje sobie masę!, Bozon Higgsa różni się od innych bozonów (gluonów, fotonów, bozonów W i Z) tym, że mechanizm Higgsa nie powoduje niczego przypominającego siłę (jak siły silne, elektromagnetyczne i słabe). Pole Higgsa jest polem skalarnym, a bozon Higgsa jest cząstką o spinie zerowym.

grawitacja to siła pomiędzy obiektami ze względu na ich masę. Model matematyczny opisujący grawitację na poziomie cząstek jest czasami nazywany geometrodynamiką kwantową (QGD), ale jest częściej określany jako grawitacja kwantowa., Standardowy Model fizyki cząstek elementarnych nie obejmuje grawitacji (ani nigdy) i obecnie nie istnieje kwantowa teoria grawitacji. Gdyby tak było, musiałaby zawierać cząstkę przenoszącą siłę. Proponowana nazwa tej cząstki to grawiton. Ogólna teoria względności opisuje fale grawitacyjne jako zaburzenie tensorowe, które propogatuje — takie, które ścina czasoprzestrzeń wzdłuż dwóch przemiennych prostopadłych kierunków. To dwuwymiarowe zachowanie prowadzi fizyków teoretycznych do przekonania, że grawiton miałby spin dwa.,

mamy nadzieję, że grawitacja zostanie uwzględniona w teorii wykraczającej poza Model Standardowy. W skrajnym przypadku nadmiernej pewności siebie niektórzy teoretycy proponują, że taka teoria byłaby teorią wszystkiego. Biorąc pod uwagę historię nauki (i życia w ogóle), wszystko, co twierdzi, że jest ostateczną reprezentacją rzeczywistości (naukowej, ekonomicznej, kulturowej lub religijnej), jest z pewnością skazane na zastąpienie przez coś większego i lepszego — a przynajmniej coś mniej błędnego.

imiona, imiona, imiona

tematem tego tematu wydaje się być „imiona, imiona, imiona”.,

grupy cząstek nazwane na cześć fizyków

* cząstki klasyczne (na przykład cząsteczki gazu idealnego) nie są częścią modelu standardowego, ale są uwzględniane do porównania.,d>

beyond

grupy cząstek o nazwach pochodzenia łacińskiego

Grupa	korzeń łaciński	znaczenie
nukleony	jądro	jądro

grupy cząstek o nazwach różnych pochodzenia

Grupa	źródło	Wyjaśnienie
neutrina	Enrico Fermi (1901-1954) Włochy	włoska zdrobniała forma neutronu (Neutron)., Neutrino można przetłumaczyć jako „małe neutralne”, aby kontrastować z neutronem, który jest „dużym neutralnym”.
quarks	Murray Gell-Mann (1929-2019) United States	arbitralna wypowiedź później związana z fragmentem w Finnegans Wake — powieści irlandzkiego modernisty Jamesa Joyce ' a. Miał brzmieć jak pijana Mewa zamawiająca „ćwiartki” piwa.,aterniony o wartości bezwzględnej 1, {x ∈ ℍ: |x| =1} dyfeomorficzne do hipersfery (3-sfery) homomorficzne do grupy obrotu So(3), zbiór wszystkich rotacji o pochodzeniu w zwykłej trójwymiarowej przestrzeni euklidesowej u(1) 1. grupa unitarna zbiór wszystkich macierzy unitarnych 1 × 1 li> izomorficzna z grupą okręgu, multiplikatywna Grupa liczb zespolonych o wartości bezwzględnej 1, T = {X ∈ ℂ: |x| =1} izomorficzna z SO(2), specjalna grupa ortogonalna drugiego rzędu Lagrangian co to jest?, Standardowy Model Lagrangiana. Co tam jest napisane? Dam Ci znać, jak coś wymyślę. Dodaj komentarz Anuluj pisanie odpowiedzi Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem * Komentarz Nazwa * Email * Witryna internetowa Zapamiętaj moje dane w przeglądarce podczas pisania kolejnych komentarzy.