Štandardný model vesmíru

Štandardný model je teória, ktorá odzrkadľuje moderné myšlienky o počiatočnom základnom materiáli pre budovanie vesmíru. Tento model opisuje, ako sa hmotnosť vytvára z jej základných komponentov, aké sú interakčné sily medzi jej zložkami.

Podstata štandardného modelu

Vo svojej štruktúre všetky elementárne častice (nukleóny), ktoré tvoria atómové jadro, rovnako ako všetky ťažké častice (hadróny), pozostávajú z ešte menších jednoduchých častíc, ktoré sa nazývajú základné.

Takéto primárne prvky hmoty sú teraz považované za kvarky. Najľahšie a najbežnejšie kvarky sú rozdelené na horné (u) a dolné (d). Protón pozostáva z kombinácie kvarkov a neutronov. Náplň u-kvark je 2/3 a pre d-kvark je záporný náboj, -1/3. Ak vypočítame súčet poplatkov kvarkov, potom sa protonové a neutronové poplatky stanú prísne rovnými 1 a 0. To dáva dôvod domnievať sa, že štandardný model popisuje realitu úplne adekvátne.

Existuje niekoľko párov kvarkov, ktoré tvoria viac exotických častíc. Takže druhý pár je očarovaný (c) a podivné kvarky a tretí pár je pravdivý (t) a krásny (b).

Takmer všetky častice, ktoré by mohli predpovedať štandardný model, už boli experimentálne objavené.

Okrem kvarkov pôsobia takzvané leptóny ako "stavebný materiál". Tiež tvoria tri páry častíc: elektrón s elektrónovým neutrínom, muón s neutrónovou miónou, tau leptón s tau leptónovým neutrínom.

Kvarky a leptóny sú podľa vedcov hlavným stavebným materiálom, na základe ktorého bol vytvorený moderný model vesmíru. Spolupracujú navzájom pomocou častíc nosiča, ktoré prenášajú výkonové impulzy. Existujú štyri hlavné typy tejto interakcie:

- silné, vďaka čomu sa kvasinky nachádzajú vo vnútri častíc;

- elektromagnetické;

- slabá, čo vedie k formám rozkladu;

- gravitačné.

Silná farebná interakcia prenáša častice nazývané gluóny, ktoré nemajú hmotnosť a elektrický náboj. Kvantová chromodynamika skúma tento typ interakcie.

Elektromagnetická interakcia sa uskutočňuje výmenou bezhmotných fotónov - kvantami elektromagnetického žiarenia.

Slabá interakcia nastáva v dôsledku masívnych vektorových bozónov, ktoré sú takmer 90-krát väčšie ako protóny.

Gravitačná interakcia zabezpečuje výmenu gravitónov, ktoré nemajú hmotnosť. Je pravda, že tieto častice ešte nie je možné detegovať experimentálne.

Štandardný model považuje prvé tri typy interakcií za tri rôzne prejavy jednej povahy. Pod vplyvom vysokých teplôt sú sily, ktoré pôsobia vo vesmíre, skutočne splynuté, aby nemohli byť neskôr rozlíšené. Prvým, ako to zistili vedci, je slabá jadrová a elektromagnetická interakcia. V dôsledku toho vytvára elektrickú interakciu, ktorú môžeme pozorovať v moderných laboratóriách počas prevádzky urýchľovačov častíc.

Teória vesmíru hovorí, že počas obdobia svojho vzniku, v prvých milisekundách po Veľkom tresku, chýbala čiara medzi elektromagnetickými a jadrovými silami. A až po znížení priemernej teploty vesmíru na 10 14 K, boli štyri typy interakcií schopné oddeliť a vziať moderný vzhľad. Zatiaľ čo teplota bola vyššia ako táto značka, pôsobili len základné sily gravitačnej, silnej a elektricky vzájomnej interakcie.

Elektrická interakcia je kombinovaná so silnou jadrovou reakciou pri teplote približne 10 27 K, čo je nedosiahnuteľné v moderných laboratórnych podmienkach. Avšak ani samotný Vesmír nemá takéto energie, takže túto teóriu ešte nie je možné potvrdiť ani vyvrátiť. Ale teória, ktorá opisuje proces kombinácie interakcií, nám umožňuje dať nejaké predpovede o procesoch, ktoré sa vyskytujú pri nižších úrovniach energie. Tieto prognózy sa teraz experimentálne potvrdzujú.

Štandardný model teda ponúka teóriu štruktúry vesmíru, ktorej hmotnosť pozostáva z leptónov a kvarkov, a typy interakcií medzi týmito časticami sú opísané v teóriách veľkého zjednotenia. Model je stále neúplný, pretože nezahŕňa gravitačné interakcie. Vďaka ďalšiemu rozvoju vedeckých poznatkov a technológií môže byť tento model doplnený a rozvíjaný, avšak v súčasnosti je najlepšie, ako sa vedci mohli rozvíjať.