Стандартная модель вселенной. Стандартная модель элементарных частиц для начинающих

Стандартная модель (элементарных частиц) (англ. Standard model of elementary particles ) - не соответствующая природе теоретическая конструкция, описывающая одну из компонент электромагнитных взаимодействий искусственно выделенную в электромагнитное взаимодействие, воображаемое слабое и гипотетическое сильное взаимодействия всех элементарных частиц. Стандартная модель не включает в себя гравитацию.

Сначала небольшое отступление. Полевая теория элементарных частиц, действуя в рамках НАУКИ, опирается на проверенный ФИЗИКОЙ фундамент:

• Классическую электродинамику,
• Квантовую механику,
• Законы сохранения - фундаментальные законы физики.

Использовать не существующие в природе элементарные частицы, выдумывать не существующие в природе фундаментальные взаимодействия, или подменять существующие в природе взаимодействия сказочными, игнорировать законы природы, занимаясь математическими манипуляциями над ними (создавая видимость науки) - это удел СКАЗОК, выдаваемых за науку . В итоге физика скатывалась в мир математических сказок. Сказочные кварки со сказочными глюонами, сказочными гравитонами и сказками "Квантовой теории" (выдаваемые за действительность) уже проникли в учебники физики - будем обманывать детей? Сторонники честной Новой физики пытались этому противостоять, но силы были не равны. И так было до 2010 года до появления полевой теории элементарных частиц, когда борьба за возрождение ФИЗИКИ-НАУКИ перешла на уровень открытого противостояния подлинной научной теории с математическими сказками, захватившими власть в физике микромира (да и не только).

Картинка взята из мировой Википедии

Первоначально, кварковая модель адронов была предложена в 1964 году независимо Гелл-манном и Цвейгом и ограничивалась только тремя гипотетическими кварками и их античастицами. Это позволяло правильно описать спектр известных на тот момент элементарных частиц, без учета лептонов, которые не вписались в предлагаемую модель и потому признавались элементарными, наравне с кварками. Платой за это явилось введение, не существующих в природе, дробных электрических зарядов. Затем, по мере развития физики и поступления новых экспериментальных данных, кварковая модель постепенно разрасталась, трансформировалась, приспосабливаясь под новые экспериментальные данные, в итоге превратившись в Стандартную модель. - Интересно, что четырьмя годами позднее, в 1968 году я начал работать над идеей, которая в 2010 году дала человечеству Полевую теорию элементарных частиц , а в 2015 году - Теорию гравитации элементарных частиц , отправив в архив истории развития физики многие математические сказки физики второй половины двадцатого века, в том числе и эту.

2 Стандартная модель и фундаментальные взаимодействия
3 Стандартная модель и калибровочные бозоны
4 Стандартная модель и глюоны
5 Стандартная модель и закон сохранения энергии
6 Стандартная модель и электромагнетизм
7 Стандартная модель и полевая теория элементарных частиц
8 Частицы в физике глазами мировой Википедии начала 2017 года
9 Стандартная модель и подгонка под действительность
10 Новая физика: Стандартная модель - итог

1 Основные положения Стандартной модели элементарных частиц

Предполагается, что всё вещество состоит из 12 фундаментальных частиц-фермионов: 6 лептонов (электрон, мюон, тау-лептон, электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино) и 6 кварков (u, d, s, c, b, t).

Утверждается, что кварки участвуют в сильном, слабом и электромагнитном (с понимании квантовой теории) взаимодействиях; заряжённые лептоны (электрон, мюон, тау-лептон) - в слабом и электромагнитном; нейтрино - только в слабом взаимодействии.

Постулируется, что все три типа взаимодействий возникают как следствие того, что наш мир симметричен относительно трёх типов калибровочных преобразований.

Утверждается, что частицами-переносчиками взаимодействий, вводимых моделью, являются:

• 8 глюонов для гипотетического сильного взаимодействия (группа симметрии SU(3));
• 3 тяжёлых калибровочных бозона (W ± -бозоны, Z 0 -бозон) для гипотетического слабого взаимодействия (группа симметрии SU(2));
• 1 фотон для электромагнитного взаимодействия (группа симметрии U(1)).

2 Стандартная модель и фундаментальные взаимодействия

Реально в природе существуют следующие типы фундаментальных взаимодействий, как и соответствующие им физические поля:

Наличие в природе иных реально существующих фундаментальных физических полей, кроме конечно сказочных полей (полей квантовой "теории": глюонное, поле Хиггса и ан.), физика не установила (зато в математике их может быть сколько угодно). Существование в природе гипотетического сильного и гипотетического слабого взаимодействия постулированного квантовой теорией - не доказано , и обосновано только желаниями Стандартной модели. Эти гипотетические взаимодействия являются всего лишь предположениями. - В природе имеются ядерные силы, которые сводятся к (реально существующим в природе) электромагнитным взаимодействиям нуклонов в атомных ядрах, ну а нестабильность элементарных частиц определяется наличием каналов распада и отсутствием запрета со стороны законов природы, а со сказочным слабым взаимодействием никак не связана.

Не доказано существование в природе ключевых элементов Стандартной модели: кварков и глюонов . То, что в экспериментах интерпретируется некоторыми физиками как следы кварков - допускает и иные альтернативные толкования. Природа так устроена, что число гипотетических кварков совпало с числом стоячих волн переменного электромагнитного поля внутри элементарных частиц. - Но в природе нет дробного электрического заряда, равного заряду гипотетических кварков. Даже величина дипольного электрического заряда, не совпадает с величиной воображаемого электрического заряда вымышленных кварков. А как понимаете, без кварков Стандартная модель существовать не может .

Из того, что в 1968 году в экспериментах по глубоко неупругому рассеянию на Стэнфордском линейном ускорителе (SLAC) подтвердили, что протоны имеют внутреннюю структуру, и состоят из трех объектов (двух u- и одного d-кварка - а вот это НЕ доказано ), которые впоследствии, Ричард Фейнман назвал партонами в рамках его партонной модели (1969 г.), можно сделать еще один вывод - в экспериментах наблюдались стоячие волны волнового переменного электромагнитного поля, число пучностей которых как раз и совпадает с числом сказочных кварков (партонов). А хвастливое заявление мировой Википедии, что «вся совокупность нынешних экспериментальных фактов не подвергает сомнению справедливость модели» является лживым .

3 Стандартная модель и калибровочные бозоны

• Существование калибровочных бозонов в природе не доказано - это всего лишь предположения квантовой теории. (W ± -бозоны, Z 0 -бозон) являются обыкновенными векторными мезонами такими же, как D-мезоны.
• Квантовой теории потребовались переносчики постулированных ей взаимодействий. Но поскольку таковых в природе не оказалось - были взяты наиболее подходящие из бозонов и приписана способность быть переносчиками требуемого гипотетического взаимодействия.

4 Стандартная модель и глюоны

Дело в том, что с гипотетическими глюонами у Стандартной модели получился конфуз.

Вспомним, что такое глюон - это гипотетические элементарные частицы, отвечающие за взаимодействия гипотетических кварков. Говоря математическим языком, глюонами называют векторные калибровочные бозоны, отвечающие за гипотетическое сильное цветовое взаимодействие между гипотетическими кварками в квантовой хромодинамике. При этом гипотетические глюоны, как предполагается, сами несут цветовой заряд и таким образом являются не просто переносчиками гипотетического сильных взаимодействий, но и сами участвуют в них. Гипотетический глюон является квантом векторного поля в квантовой хромодинамике, не имеет массы покоя и обладает единичным спином (как фотон). Кроме того гипотетический глюон является античастицей самому себе.

Итак, утверждается, что глюон обладает единичным спином (как фотон) и является античастицей самому себе. - Так вот: согласно Квантовой механики и Классической электродинамики (и Полевой теории элементарных частиц, умудрившейся заставить их работать сообща на общий результат), определивших спектр элементарных частиц в природе - обладать единичным спином (как фотон) и быть античастицей самой себе может только одна элементарная частица в природе - фотон , но она уже занята электромагнитными взаимодействиями. Все остальные элементарные частицы с единичным спином это векторные мезоны и их возбужденные состояния, но это совсем другие элементарные частицы, каждая из которых обладает собственной античастицей.

А если вспомнить, что у всех векторных мезонов отличная от нуля величина массы покоя (следствие ненулевой величины квантового числа L полевой теории), то ни один из векторных мезонов (частиц с целым спином) в качестве сказочного глюона никак не подойдет. Ну а элементарных частиц с единичным спином больше в природе НЕТ. В природе могут существовать сложные системы, состоящие из четного числа лептонов, или барионов! Но время жизни таких образований из элементарных частиц будет значительно меньше времени жизни сказочного бозона Хиггса - а точнее векторного мезона. Поэтому гипотетические глюоны не могут быть найдены в природе, сколько бы их не искали и сколько миллиардов Евро или долларов на поиски сказочных частиц не потратили. А если где-то прозвучит утверждение об их обнаружении - это будет НЕ соответствовать действительности.

Следовательно, в природе нет места для глюонов . Создав сказку о сильном взаимодействии, взамен реально существующих в природе ядерных сил, по аналогии с электромагнитным взаимодействием, "Квантовая теория" и "Стандартная модель", будучи уверенными в своей непогрешимости, сами загнали себя в ТУПИК. - Так может, пора остановиться, и перестать верить математическим СКАЗКАМ.

5 Стандартная модель и закон сохранения энергии

Осуществление взаимодействий элементарных частиц путем обмена виртуальными частицами напрямую нарушает закон сохранения энергии и всякие математические манипуляции над законами природы в науке недопустимы. Природа и виртуальный мир математики - это два разных мира: реально существующий и вымышленный - мир математических сказок.

Глюоны - гипотетические переносчики гипотетического сильного взаимодействия гипотетических кварков, обладающие сказочной способностью создавать новые глюоны из ничего (из вакуума) (см. статью конфайнмент), открыто игнорируют закон сохранения энергии.

Таким образом, стандартная модель противоречит закону сохранения энергии .

6 Стандартная модель и электромагнетизм.

7 Стандартная модель и полевая теория элементарных частиц

• Полевая теория элементарных частиц отрицает существование не обнаруженных в природе кварков и глюонов, отрицает существование гипотетических сильного и слабого взаимодействий (постулированных квантовой теорией) и соответствие унитарной симметрии действительности.
• Тау-лептон является возбужденным состоянием мюона, а его нейтрино - возбужденным состоянием мюонного нейтрино.
• (W ± -бозоны, Z 0 -бозон) являются обыкновенными векторными мезонами и не являются переносчиками взаимодействий связанных с игнорированием закона сохранения энергии равно как и других законов природы.
• Фотон существует в природе только в реальном состоянии. Виртуальное состояние элементарных частиц - это математические манипуляции над законами природы.
• Ядерные силы, в основном, сводятся к взаимодействиям магнитных полей нуклонов в ближней зоне.
• В основе причин распада нестабильных элементарных частиц лежат наличие каналов распада и законы природы. Элементарная частица также как и атом или его ядро стремится в состояние с наименьшей энергией - только возможности у нее другие.
• В основе так называемых "нейтринных осцилляций" , а точнее реакций, лежит разность их масс покоя, ведущая к распаду более тяжелого - мюонного нейтрино. Вообще, сказочное превращение одной элементарной частицы в другую противоречит законам электромагнетизма и закону сохранения энергии. - Разные виды нейтрино обладают разными наборами квантовых чисел, в следствии чего их электромагнитные поля различаются, они обладают различной величиной полной внутренней энергии, и соответственно, разной величиной массы покоя. К сожалению, математическое манипуляции над законами природы стали нормой поведения для сказочных теорий и моделей физики 20 века.

8 Частицы в физике глазами мировой Википедии начала 2017 года

Вот так выглядят Частицы в физике с точки зрения мировой Википедии:

На эту картинку, выдаваемую за действительность, я наложил пару цветов, поскольку она нуждается в дополнениях. Зеленым цветом выделено то - что соответствует действительности. Оказалось немного, но это ВСЕ, что нашлось достоверного. Более светлым цветом выделено то, что также есть в природе, но нам пытаются вдуть в качестве другого. Ну а все бесцветные творения - это из мира СКАЗОК. А теперь сами дополнения:

• То, что кварков в природе НЕТ - не желают знать сторонники самой Стандартной модели, подсовывая нам все новые СКАЗКИ в "обоснование" невидимости кварков в экспериментах.
• Из основных состояний Лептонов, согласно Полевой теории элементарных частиц, в природе существуют только электрон с мюоном с соответствующими нейтрино и античастицами. Величина спина у тау-лептона, равная 1/2, еще не означает принадлежность этой частицы к основным состояниям лептонов - у них просто совпали спины. Ну а число возбужденных состояний у каждой элементарной частицы равно бесконечности - следствие Полевой теории элементарных частиц. Экспериментаторы уже начали их открывать и обнаружили множество возбужденных состояний других элементарных частиц, кроме тау-лептона, вот только они еще этого сами не поняли. Ну а то, что для некоторых, Полевая теория элементарных частиц как кость в горле - потерпят, а еще лучше если переучатся.
• Калибровочных бозонов в природе НЕТ - в природе есть просто элементарные частицы с единичным спином: это фотон и векторные мезоны (которые любят выдавать за переносчиков сказочных взаимодействий, например, "слабое" взаимодействие) с их возбужденными состояниями, а также первое возбужденное состояние мезонов.
• Сказочные бозоны Хиггса противоречат Теории гравитации элементарных частиц. Нам под видом бозона Хиггса пытаются вдуть векторный мезон.
• Фундаментальные частицы в природе НЕ существуют - в природе существуют просто элементарные частицы.
• Суперпартнеры также из мира СКАЗОК, как и другие гипотетические фундаментальные частицы. Сегодня нельзя слепо верить сказкам, независимо от фамилии автора. Выдумать можно любую частицу: "магнитный монополь" Дирака, планковскую частицу, партон, разные виды кварков, духи, "стерильные" частицы, гравитон (гравитино) ... - вот только доказательств НУЛЬ. - Не стоит обращать внимание на всякий псевдонаучный муляж, выдаваемый за достижение науки.
• Составные частицы в природе есть, но это не барионы, гепероны и мезоны. - Это атомы, атомные ядра, ионы и молекулы барионного вещества, а также соединения электронных нейтрино, в гигантских количествах выбрасываемых звездами.
• Согласно полевой теории элементарных частиц, в природе должны существовать группировки барионов с различными величинами полуцелого спина: 1/2, 3/2, 5/2, 7/2, ... .Пожелаю успеха экспериментаторам в обнаружении барионов с большими спинами.
• Мезоны делятся на простые (с нулевым спином) с их возбужденными состояниями (исторически называемые резонансами), так и на векторные (с целым спином). Векторные мезоны физика уже начала открывать в природе, несмотря на отсутствие к ним заметного интереса у экспериментаторов.
• Короткоживущие искусственно созданные экзотические атомы, в которых электрон подменили другой, более массивной элементарной частицей - это из мира "физики развлекаются". А в мегамире им нет места.
• Экзотических адронов в природе нет, поскольку в природе НЕТ сильного взаимодействия (а есть просто ядерные силы, и это разные понятия), а следовательно, в природе нет и адронов, в ом числе и экзотических.

Сегодня хорошо видно, что доверять информации про элементарные частицы, находящейся в мировой Википедии НЕЛЬЗЯ . К действительно достоверной экспериментальной информации там добавили голословные утверждения абстрактных теоретических построений, выдающих себя за высшие достижения науки, а в действительности обыкновенных математических СКАЗОК. Мировая Википедия погорела на слепом доверии к информации издательств, зарабатывающих на науке, принимающих к публикации статьи за деньги авторов - вот и публикуются те, у кого есть деньги, вместо тех, у кого есть идеи, развивающие НАУКУ. Вот что получается, когда в мировой Википедии отодвигают в сторону ученых, а содержимое статей контролируют НЕ специалисты. Сторонники математических сказок, борьбу с их догмами презрительно называют "альтернативщиной", забывая что в начале 20 века, сама физика микромира возникла как альтернатива, господствующим тогда заблуждениям. Изучая микромир, физика нашла много нового, но вместе с подлинными экспериментальными данными в физику хлынул и поток абстрактных теоретических построений, изучающих что-то свое и выдающих себя за высшее достижение науки. Возможно в созданном данными теоретическими построениями виртуальном мире и работают выдуманные ими "законы природы", но физика изучает саму природу и ее законы, а математики могут развлекаться, сколько хотят. Сегодня физика 21 века просто пытается очиститься от заблуждений и надувательства 20 века .

9 Стандартная модель и подгонка под действительность

Сторонники теории струн, сравнивая ее со Стандартной моделью и агитируя за теорию струн, заявляют, что у Стандартной модели есть 19 свободных параметров, для подгонки под экспериментальные данные.

Они кое-что упускают. Когда Стандартная модель еще называлась кварковой моделью, ей хватало всего 3-х кварков. Но по мере развития, Стандартной модели потребовалось увеличить число кварков до 6-ти (нижний, верхний, странный, очарованный, прелестный, истинный), а каждый гипотетический кварк еще и наделить тремя цветами (r, g, b) – получаем 6*3=18 гипотетических частиц. К ним еще понадобилось добавить 8 глюонов, которых пришлось наделить уникальной способностью, под названием "конфайнмент". 18 сказочных кварков плюс 8 сказочных глюонов, для которых также не нашлось места в природе - это уже 26 вымышленных объектов, кроме 19 свободных параметров подгонки. – Модель разрасталась новыми вымышленными элементами, для подгонки под новые экспериментальные данные. Но введения цветов у сказочных кварков оказалось мало и некоторые уже заговорили о сложном строении кварков.

Трансформация модели кварков в Стандартную модель - это процесс подгонки под действительность, в целях избегания от неизбежного краха, ведущий к непомерному разрастанию Лагранжиана:

И как бы Стандартную модель не наращивали новыми "способностями" она от этого не станет научной - фундамент фальшивый .

10 Новая физика: Стандартная модель - итог

Стандартная модель (элементарных частиц) - это всего лишь гипотетическая конструкция, плохо соотносящаяся с действительностью:

• Симметричность нашего мира относительно трёх типов калибровочных преобразований не доказана;
• Кварки в природе не обнаружены ни при каких энергиях - кварков в природе НЕТ ;
• Глюоны в природе вообще не могут существовать ;
• Существование слабого взаимодействия в природе не доказано, и оно природе не нужно;
• Сильное взаимодействие было выдумано взамен ядерных сил (действительно существующих в природе);
• Виртуальные частицы противоречат закону сохранения энергии - фундаментальному закону природы;
• Существование калибровочных бозонов в природе не доказано - в природе имеются просто бозоны.

Не найдено, не доказано и т.п. это не значит пока не найдено и пока не доказано - это значит, нет никаких доказательств существования в природе ключевых элементов Стандартной модели. Таким образом, Стандартная модель базируется на фальшивом фундаменте, не соответствующем природе. Следовательно, Стандартная модель - является заблуждением в физике . Сторонники Стандартной модели хотят, чтобы люди продолжали верить сказкам Стандартной модели, иначе им придется переучиваться. Критику Стандартной модели они просто игнорируют, выдавая свое мнение - за решение науки. Но когда заблуждения в физике продолжают тиражироваться, несмотря на доказанную наукой их несостоятельность - заблуждения в физике превращаются в НАДУВАТЕЛЬСТВО в физике.

К заблуждениям в физике можно отнести и главного покровителя Стандартной модели - сборник математических бездоказательных предположений (попросту говоря - сборник математических СКАЗОК, или по Эйнштейну: "состряпанный из бессвязных обрывков мыслей набор бредовых идей ") под названием "Квантовая теория", не желающая считаться с фундаментальным законом природы - законом сохранения энергии. Пока квантовая теория будет продолжать выборочно учитывать законы природы и заниматься математическими манипуляциями, ее достижения трудно будет отнести к научным. Научная теория должна строго действовать в рамках законов природы, либо доказать неверность таковых. Иначе это будет за гранью науки.

В свое время Стандартная модель сыграла определенную положительную роль в накоплении экспериментальных данных о микромире - но это время завершилось. Ну а поскольку экспериментальные данные получались и продолжают получаются с помощью Стандартной модели - возникает вопрос об их достоверности. Кварковый состав открытых элементарных частиц не имеет ничего общего с действительностью. - Следовательно, экспериментальные данные, полученные с помощью Стандартной модели, нуждаются в дополнительной проверке, вне рамок модели.

В двадцатом веке на Стандартную модель возлагались большие надежды, она выдавалась за высшее достижение науки, но двадцатый век завершился, а вместе с ним и закончилось время господства в физике очередной математической сказки, построенной на фальшивом фундаменте, под названием: "Стандартная модель элементарных частиц". Сегодня ошибочность Стандартной модели НЕ замечает тот, кто НЕ желает это замечать.

Владимир Горунович

Стандартная модель элементарных частиц считается крупнейшим достижением физики второй половины XX века. Но что лежит за ее пределами?

Стандартная модель (СМ) элементарных частиц, базирующаяся на калибровочной симметрии , — великолепное творение Мюррея Гелл-Манна, Шелдона Глэшоу, Стивена Вайнберга, Абдуса Салама и целой плеяды блестящих ученых. СМ прекрасно описывает взаимодействия между кварками и лептонами на дистанциях порядка 10−17 м (1% диаметра протона), которые можно изучать на современных ускорителях. Однако она начинает буксовать уже на расстояниях в 10−18 м и тем более не обеспечивает продвижения к заветному планковскому масштабу в 10−35 м.

Считается, что именно там все фундаментальные взаимодействия сливаются в квантовом единстве. На смену СМ когда-нибудь придет более полная теория, которая, скорее всего, тоже не станет последней и окончательной. Ученые пытаются найти замену Стандартной модели. Многие считают, что новая теория будет построена путем расширения списка симметрий, образующих фундамент СМ. Один из наиболее перспективных подходов к решению этой задачи был заложен не только вне связи с проблемами СМ, но даже до ее создания.

Частицы, подчиняющиеся статистике Ферми-Дирака (фермионы с полуцелым спином) и Бозе-Эйнштейна (бозоны с целым спином). В энергетическом колодце все бозоны могут занимать один и тот же нижний энергетический уровень, образуя конденсат Бозе-Эйнштейна. Фермионы же подчиняются принципу запрета Паули, и поэтому две частицы с одинаковыми квантовыми числами (в частности, однонаправленными спинами) не могут занимать один и тот же энергетический уровень.

Смесь противоположностей

В конце 1960-х старший научный сотрудник теоротдела ФИАН Юрий Гольфанд предложил своему аспиранту Евгению Лихтману обобщить математический аппарат, применяемый для описания симметрий четырехмерного пространства-времени специальной теории относительности (пространства Минковского).

Лихтман обнаружил, что эти симметрии можно объединить с внутренними симметриями квантовых полей с ненулевыми спинами. При этом образуются семейства (мультиплеты), объединяющие частицы с одинаковой массой, обладающие целым и полуцелым спином (иначе говоря, бозоны и фермионы). Это было и новым, и непонятным, поскольку те и другие подчиняются разным типам квантовой статистики. Бозоны могут накапливаться в одном и том же состоянии, а фермионы следуют принципу Паули, строго запрещающему даже парные союзы этого рода. Поэтому возникновение бозонно-фермионных мультиплетов выглядело математической экзотикой, не имеющей отношения к реальной физике. Так это и было воспринято в ФИАН. Позже в своих «Воспоминаниях» Андрей Сахаров назвал объединение бозонов и фермионов великой идеей, однако в то время она не показалась ему интересной.

За пределами стандарта

Где же пролегают границы СМ? «Стандартная модель согласуется почти со всеми данными, полученными на ускорителях высоких энергий. — объясняет ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН Сергей Троицкий. — Однако в ее рамки не вполне укладываются результаты экспериментов, свидетельствующие о наличии массы у двух типов нейтрино, а возможно, что и у всех трех. Этот факт означает, что СМ нуждается в расширении, а в каком именно, никто толком не знает. На неполноту СМ указывают и астрофизические данные. Темная материя, а на нее приходится более пятой части массы Вселенной, состоит из тяжелых частиц, которые никак не вписываются в СМ. Кстати, эту материю точнее было бы называть не темной, а прозрачной, поскольку она не только не излучает света, но и не поглощает его. Кроме того, СМ не объясняет почти полного отсутствия антивещества в наблюдаемой Вселенной».
Есть также возражения эстетического порядка. Как отмечает Сергей Троицкий, СМ устроена весьма некрасиво. Она содержит 19 численных параметров, которые определяются экспериментом и, с точки зрения здравого смысла, принимают весьма экзотические значения. Например, вакуумное среднее поля Хиггса, несущее ответственность за массы элементарных частиц, равно 240 ГэВ. Непонятно, почему этот параметр в 1017 раз меньше параметра, определяющего гравитационное взаимодействие. Хотелось бы иметь более полную теорию, которая даст возможность определить это отношение из каких-то общих принципов.
СМ не объясняет и огромной разницы между массами самых легких кварков, из которых сложены протоны и нейтроны, и массой top-кварка, превышающей 170 ГэВ (во всем остальном он ничем не отличается от u-кварка, который почти в 10 тысяч раз легче). Откуда берутся вроде бы одинаковые частицы со столь различными массами, пока непонятно.

Лихтман в 1971 году защитил диссертацию, а потом ушел в ВИНИТИ и почти забросил теорфизику. Гольфанда уволили из ФИАН по сокращению штатов, и он долго не мог найти работы. Однако сотрудники Украинского физико-технического института Дмитрий Волков и Владимир Акулов тоже открыли симметрию между бозонами и фермионами и даже воспользовались ею для описания нейтрино. Правда, никаких лавров ни москвичи, ни харьковчане тогда не обрели. Лишь в 1989 году Гольфанд и Лихтман получили премию АН СССР по теоретической физике имени И.Е. Тамма. В 2009 году Владимир Акулов (сейчас он преподает физику в Техническом колледже Городского университета Нью-Йорка) и Дмитрий Волков (посмертно) удостоились Национальной премии Украины за научные исследования.

Элементарные частицы Стандартной модели делятся на бозоны и фермионы по типу статистики. Составные частицы — адроны — могут подчиняться либо статистике Бозе-Эйнштейна (к таким относятся мезоны — каоны, пионы), либо статистике Ферми-Дирака (барионы — протоны, нейтроны).

Рождение суперсимметрии

На Западе смеси бозонных и фермионных состояний впервые появились в зарождающейся теории, представляющей элементарные частицы не точечными объектами, а вибрациями одномерных квантовых струн.

В 1971 году была построена модель, в которой с каждой вибрацией бозонного типа сочеталась парная ей фермионная вибрация. Правда, эта модель работала не в четырехмерном пространстве Минковского, а в двумерном пространстве-времени струнных теорий. Однако уже в 1973 году австриец Юлиус Весс и итальянец Бруно Зумино доложили в ЦЕРН (а годом позже опубликовали статью) о четырехмерной суперсимметричной модели с одним бозоном и одним фермионом. Она не претендовала на описание элементарных частиц, но демонстрировала возможности суперсимметрии на наглядном и чрезвычайно физичном примере. Вскоре эти же ученые доказали, что обнаруженная ими симметрия является расширенной версией симметрии Гольфанда и Лихтмана. Вот и получилось, что в течение трех лет суперсимметрию в пространстве Минковского независимо друг от друга открыли три пары физиков.

Результаты Весса и Зумино подтолкнули разработку теорий с бозонно-фермионными смесями. Поскольку эти теории связывают калибровочные симметрии с симметриями пространства-времени, их назвали суперкалибровочными, а потом суперсимметричными. Они предсказывают существование множества частиц, ни одна из которых еще не открыта. Так что суперсимметричность реального мира все еще остается гипотетической. Но даже если она и существует, то не может быть строгой, иначе электроны обладали бы заряженными бозонными родичами с точно такой же массой, которых легко можно было бы обнаружить. Остается предположить, что суперсимметричные партнеры известных частиц чрезвычайно массивны, а это возможно лишь при нарушении суперсимметрии.

Суперсимметричная идеология вошла в силу в середине 1970-х годов, когда уже существовала Стандартная модель. Естественно, что физики принялись строить ее суперсимметричные расширения, иными словами, вводить в нее симметрии между бозонами и фермионами. Первая реалистичная версия суперсимметричной СМ, получившая название минимальной (Minimal Supersymmetric Standard Model, MSSM), была предложена Говардом Джорджи и Савасом Димопулосом в 1981 году. Фактически это та же Стандартная модель со всеми ее симметриями, но к каждой частице добавлен партнер, чей спин отличается от ее спина на ½, — бозон к фермиону и фермион к бозону.

Поэтому все взаимодействия СМ остаются на месте, но обогащаются взаимодействиями новых частиц со старыми и друг с другом. Позднее возникли и более сложные суперсимметричные версии СМ. Все они сопоставляют уже известным частицам тех же партнеров, но различным образом объясняют нарушения суперсимметрии.

Частицы и суперчастицы

Названия суперпартнеров фермионов строятся с помощью приставки «с» — сэлектрон, смюон, скварк. Суперпартнеры бозонов обзаводятся окончанием «ино»: фотон — фотино, глюон — глюино, Z-бозон — зино, W-бозон — вино, бозон Хиггса — хиггсино.

Спин суперпартнера любой частицы (за исключением бозона Хиггса) всегда на ½ меньше ее собственного спина. Следовательно, партнеры электрона, кварков и прочих фермионов (а также, естественно, и их античастиц) имеют нулевой спин, а партнеры фотона и векторных бозонов с единичным спином — половинный. Это связано с тем, что количество состояний частицы тем больше, чем больше ее спин. Поэтому замена вычитания на сложение привела бы к появлению избыточных суперпартнеров.

Слева — Стандартная модель (СМ) элементарных частиц: фермионы (кварки, лептоны) и бозоны (переносчики взаимодействий). Справа — их суперпартнеры в Минимальной суперсимметричной стандартной модели, MSSM: бозоны (скварки, слептоны) и фермионы (суперпартнеры переносчиков взаимодействий). Пять бозонов Хиггса (на схеме обозначены одним синим символом) также имеют своих суперпартнеров — пятерку хиггсино.

Возьмем для примера электрон. Он может находиться в двух состояниях — в одном его спин направлен параллельно импульсу, в другом — антипараллельно. С точки зрения СМ это разные частицы, поскольку они не вполне одинаково участвуют в слабых взаимодействиях. Частица с единичным спином и ненулевой массой может пребывать в трех различных состояниях (как говорят физики, имеет три степени свободы) и потому не годится в партнеры электрону. Единственным выходом будет приписать каждому из состояний электрона по одному суперпартнеру с нулевым спином и считать эти сэлектроны различными частицами.

Суперпартнеры бозонов Стандартной модели возникают несколько хитрее. Поскольку масса фотона равна нулю, то и при единичном спине он имеет не три, а две степени свободы. Поэтому ему без проблем сопоставляется фотино, суперпартнер с половинным спином, который, как и электрон, обладает двумя степенями свободы. По этой же схеме возникают глюино. С хиггсами ситуация посложнее. В MSSM есть два дублета хиггсовских бозонов, которым соответствует четверка суперпартнеров — два нейтральных и два разноименно заряженных хиггсино. Нейтралы смешиваются разными способами с фотино и зино и образуют четверку физически наблюдаемых частиц с общим именем нейтралино. Подобные же смеси со странным для русского уха названием чарджино (по-английски — chargino) образуют суперпартнеры положительного и отрицательного W-бозонов и пары заряженных хиггсов.

Своей спецификой обладает и ситуация с суперпартнерами нейтрино. Если бы эта частица не имела массы, ее спин всегда был бы направлен противоположно импульсу. Поэтому у безмассового нейтрино можно было бы ожидать наличие единственного скалярного партнера. Однако реальные нейтрино все же не безмассовы. Не исключено, что существуют также нейтрино с параллельными импульсами и спинами, но они очень тяжелы и еще не обнаружены. Если это действительно так, то каждой разновидности нейтрино соответствует свой суперпартнер.

Как говорит профессор физики Мичиганского университета Гордон Кейн, самый универсальный механизм нарушения суперсимметрии связан с тяготением.

Однако величина его вклада в массы суперчастиц еще не выяснена, а оценки теоретиков противоречивы. Кроме того, он вряд ли является единственным. Так, Next-to-Minimal Supersymmetric Standard Model, NMSSM, вводит еще два хиггсовских бозона, вносящих свои добавки в массу суперчастиц (а также увеличивает число нейтралино с четырех до пяти). Такая ситуация, отмечает Кейн, резко умножает число параметров, заложенных в суперсимметричные теории.

Даже минимальное расширение Стандартной модели требует около сотни дополнительных параметров. Этому не стоит удивляться, поскольку все эти теории вводят множество новых частиц. По мере появления более полных и согласованных моделей число параметров должно уменьшиться. Как только детекторы Большого адронного коллайдера отловят суперчастицы, новые модели не заставят себя ждать.

Иерархия частиц

Суперсимметричные теории позволяют устранить ряд слабых мест Стандартной модели. Профессор Кейн на первое место ставит загадку, связанную с бозоном Хиггса, которую называют проблемой иерархии .

Эта частица приобретает массу в ходе взаимодействия с лептонами и кварками (подобно тому, как они сами обретают массы при взаимодействии с хиггсовским полем). В СМ вклады от этих частиц представлены расходящимися рядами с бесконечными суммами. Правда, вклады бозонов и фермионов имеют разные знаки и в принципе могут почти полностью погасить друг друга. Однако такое погашение должно быть практически идеальным, поскольку масса хиггса, как теперь известно, равна лишь 125 ГэВ. Это не невозможно, но крайне маловероятно.

Для суперсимметричных теорий в этом нет ничего страшного. При точной суперсимметрии вклады обычных частиц и их суперпартнеров должны полностью компенсировать друг друга. Поскольку суперсимметрия нарушена, компенсация оказывается неполной, и бозон Хиггса обретает конечную и, главное, вычисляемую массу. Если массы суперпартнеров не слишком велики, она должна измеряться одной-двумя сотнями ГэВ, что и соответствует действительности. Как подчеркивает Кейн, физики стали серьезно относиться к суперсимметрии именно тогда, когда было показано, что она решает проблему иерархии.

На этом возможности суперсимметрии не заканчиваются. Из СМ вытекает, что в области очень высоких энергий сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия хотя и обладают примерно одинаковой силой, но никогда не объединяются. А в суперсимметричных моделях при энергиях порядка 1016 ГэВ такое объединение имеет место, и это выглядит намного естественней. Эти модели предлагают также и решение проблемы темной материи. Суперчастицы при распадах порождают как суперчастицы, так и обычные частицы — естественно, меньшей массы. Однако суперсимметрия, в отличие от СМ, допускает быстрый распад протона, которого, на наше счастье, реально не происходит.

Протон, а вместе с ним и весь окружающий мир можно спасти, предположив, что в процессах с участием суперчастиц сохраняется квантовое число R-четности, которое для обычных частиц равно единице, а для суперпартнеров — минус единице. В таком случае самая легкая суперчастица должна быть полностью стабильной (и электрически нейтральной). Распасться на суперчастицы она не может по определению, а сохранение R-четности запрещает ей распадаться на частицы. Темная материи может состоять именно из таких частиц, возникших сразу вслед за Большим взрывом и избежавших взаимной аннигиляции.

В ожидании экспериментов

«Незадолго до открытия бозона Хиггса на основе М-теории (наиболее продвинутой версии теории струн) его массу предсказали с ошибкой всего в два процента! — говорит профессор Кейн. — Были также вычислены массы сэлектронов, смюонов и скварков, которые оказались слишком велики для современных ускорителей — порядка нескольких десятков ТэВ. Суперпартнеры фотона, глюона и прочих калибровочных бозонов намного легче, и поэтому есть шансы их обнаружить на БАК».

Конечно, правильность этих вычислений ничем не гарантирована: М-теория — дело тонкое. И все же, можно ли обнаружить на ускорителях следы суперчастиц? «Массивные суперчастицы должны распадаться сразу после рождения. Эти распады происходят на фоне распадов обычных частиц, и однозначно выделить их очень непросто, — объясняет главный научный сотрудник Лаборатории теоретической физики ОИЯИ в Дубне Дмитрий Казаков. — Было бы идеально, если бы суперчастицы проявляли себя уникальным образом, который невозможно спутать ни с чем другим, но теория этого не предсказывает.

Приходится анализировать множество различных процессов и искать среди них те, которые не вполне объясняются Стандартной моделью. Эти поиски пока не увенчались успехом, но у нас уже есть ограничения на массы суперпартнеров. Те из них, которые участвуют в сильных взаимодействиях, должны тянуть как минимум на 1 ТэВ, в то время как массы прочих суперчастиц могут варьировать между десятками и сотнями ГэВ.

В ноябре 2012 года на симпозиуме в Киото были доложены результаты экспериментов на БАК, в ходе которых впервые удалось надежно зарегистрировать очень редкий распад Bs-мезона на мюон и антимюон. Его вероятность составляет приблизительно три миллиардных, что хорошо соответствует предсказаниям СМ. Поскольку ожидаемая вероятность этого распада, вычисленная на основе MSSM, может оказаться в несколько раз большей, кое-кто решил, что с суперсимметрией покончено.

Однако эта вероятность зависит от нескольких неизвестных параметров, которые могут давать как большой, так и малый вклад в конечный результат, здесь еще много неясного. Поэтому ничего страшного не произошло, и слухи о кончине MSSM сильно преувеличены. Но из этого вовсе не следует, что она неуязвима. БАК пока не работает на полную мощность, он выйдет на нее лишь через два года, когда энергию протонов доведут до 14 ТэВ. И вот если тогда не найдется никаких проявлений суперчастиц, то MSSM, скорее всего, умрет естественной смертью и настанет время новых суперсимметричных моделей.

Числа Грассмана и супергравитация

Еще до создания MSSM суперсимметрию объединили с гравитацией. Неоднократное применение преобразований, связывающих бозоны и фермионы, перемещает частицу в пространстве-времени. Это позволяет связать суперсимметрии и деформации пространственно-временной метрики, которые, согласно общей теории относительности, и есть причина тяготения. Когда физики это поняли, они начали строить суперсимметричные обобщения ОТО, которые называются супергравитацией. Эта область теоретической физики активно развивается и сейчас.
Тогда же выяснилось, что суперсимметричным теориям необходимы экзотические числа, придуманные в XIX столетии немецким математиком Германом Гюнтером Грассманом. Их можно складывать и вычитать как обычные, но произведение таких чисел изменяет знак при перестановке сомножителей (поэтому квадрат и вообще любая целая степень грассманова числа равна нулю). Естественно, что функции от таких чисел нельзя дифференцировать и интегрировать по стандартным правилам математического анализа, нужны совершенно другие приемы. И они, к счастью для суперсимметричных теорий, уже были найдены. Их придумал в 1960-е годы выдающийся советский математик из МГУ Феликс Березин, который создал новое направление — суперматематику.

Однако есть и другая стратегия, не связанная с БАК. Пока в ЦЕРН работал электронно-позитронный коллайдер LEP, на нем искали наиболее легкие из заряженных суперчастиц, чьи распады должны порождать наилегчайших суперпартнеров. Эти частицы-предшественники легче зарегистрировать, поскольку они заряжены, а легчайший суперпартнер нейтрален. Эксперименты на LEP показали, что масса таких частиц не превышает 104 ГэВ. Это не так уж много, но их трудно обнаружить на БАК из-за высокого фона. Поэтому сейчас началось движение за постройку для их поиска сверхмощного электрон-позитронного коллайдера. Но это очень дорогая машина, в скором времени ее уж точно не построят».

Закрытия и открытия

Однако, как считает профессор теоретической физики Университета Миннесоты Михаил Шифман, измеренная масса бозона Хиггса слишком велика для MSSM, и эта модель, скорее всего, уже закрыта:

«Правда, ее пытаются спасти с помощью различных надстроек, но они столь неизящны, что имеют малые шансы на успех. Возможно, что другие расширения сработают, но когда и как, пока неизвестно. Но этот вопрос выходит за рамки чистой науки. Нынешнее финансирование физики высоких энергий держится на надежде обнаружить на БАК что-то действительно новое. Если этого не произойдет, финансирование урежут, и денег не хватит для строительства ускорителей нового поколения, без которых эта наука не сможет реально развиваться». Так что суперсимметричные теории по‑прежнему подают надежды, но ждут не дождутся вердикта экспериментаторов.

«Мы задаёмся вопросом, почему группа талантливых и преданных своему делу людей готова посвятит жизнь погоне за такими малюсенькими объектами, которые даже невозможно увидеть? На самом деле, в занятиях физиков элементарных частиц проявляется человеческое любопытство и желание узнать, как устроен мир, в котором мы живём» Шон Кэрролл

Если вы всё ещё боитесь фразы квантовая механика и до сих пор не знаете, что такое стандартная модель - добро пожаловать под кат. В своей публикации я попытаюсь максимально просто и наглядно объяснить азы квантового мира, а так же физики элементарных частиц. Мы попробуем разобраться, в чём основные отличия фермионов и бозонов, почему кварки имеют такие странные названия, и наконец, почему все так хотели найти Бозон Хиггса.

Из чего мы состоим?

Ну что же, наше путешествие в микромир мы начнём с незатейливого вопроса: из чего состоят окружающие нас предметы? Наш мир, как дом, состоит из множества небольших кирпичиков, которые особым образом соединяясь, создают что-то новое, не только по внешнему виду, но ещё и по своим свойствам. На деле, если сильно к ним приглядеться, то можно обнаружить, что различных видов блоков не так уж и много, просто каждый раз они соединяются друг с другом по-разному, образуя новые формы и явления. Каждый блок - это неделимая элементарная частица, о которой и пойдёт речь в моём рассказе.

Для примера, возьмём какое-нибудь вещество, пусть у нас это будет второй элемент периодической системы Менделеева, инертный газ, гелий . Как и остальные вещества во Вселенной, гелий состоит из молекул, которые в свою очередь образованы связями между атомами. Но в данном случае, для нас, гелий немного особенный, потому что он состоит всего из одного атома.

Из чего состоит атом?

Атом гелия, в свою очередь, состоит из двух нейтронов и двух протонов, составляющих атомное ядро, вокруг которого вращаются два электрона. Самое интересное, что абсолютно неделимым здесь является лишь электрон .

Интересный момент квантового мира

Чем меньше масса элементарной частицы, тем больше места она занимает. Именно по этой причине электроны, которые в 2000 раз легче протона, занимают гораздо больше места по сравнению с ядром атома.

Нейтроны и протоны относятся к группе так называемых адронов (частиц, подверженных сильному взаимодействию), а если быть ещё точнее, барионов .

Адроны можно разделить на группы

• Барионов, которые состоят из трёх кварков
• Мезонов, которые состоят из пары: частица-античастица

Нейтрон, как ясно из его названия, является нейтрально заряженным, и может быть поделён на два нижних кварка и один верхний кварк. Протон, положительно заряженная частица, делится на один нижний кварк и два верхних кварка.

Да, да, я не шучу, они действительно называются верхний и нижний. Казалось бы, если мы открыли верхний и нижний кварк, да ещё электрон, то сможем с их помощью описать всю Вселенную. Но это утверждение было бы очень далеко от истины.

Главная проблема - частицы должны как-то между собой взаимодействовать. Если бы мир состоял лишь из этой троицы (нейтрон, протон и электрон), то частицы бы просто летали по бескрайним просторам космоса и никогда бы не собирались в более крупные образования, вроде адронов.

Фермионы и Бозоны

Достаточно давно учёными была придумана удобная и лаконичная форма представления элементарных частиц, названная стандартной моделью. Оказывается, все элементарные частицы делятся на фермионы , из которых и состоит вся материя, и бозоны , которые переносят различные виды взаимодействий между фермионами.

Разница между этими группами очень наглядна. Дело в том, что фермионам для выживания по законам квантового мира необходимо некоторое пространство, а для бозонов почти не важно наличие свободного места.

Фермионы

Кварки делятся на две группы.

• Верхнего типа. К кваркам верхнего типа, с зарядом +2\3, относят: верхний, очарованный и истинный кварки
• Нижнего типа. К кваркам нижнего типа, с зарядом -1\3, относят: нижний, странный и прелестный кварки

Лептоны также делятся на две группы.

• Первая группа, с зарядом «-1», к ней относят: электрон, мюон (более тяжёлую частицу) и тау-частицу (самую массивную)
• Вторая группа, с нейтральным зарядом, содержит: электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино

Возникает вопрос, не найдут ли физики ещё несколько поколений частиц, которые будут еще более массивными, по сравнению с предыдущими. На него ответить трудно, однако теоретики считают, что поколения лептонов и кварков исчерпываются тремя.

Не находите никакого сходства? И кварки, и лептоны делятся на две группы, которые отличаются друг от друга зарядом на единицу? Но об этом позже...

Бозоны

Взаимодействие, передаваемое бозонами, бывает:

• Электромагнитным , частицы - фотоны. С помощью этих безмассовых частиц передаётся свет.
• Сильным ядерным , частицы - глюоны. С их помощью кварки из ядра атома не распадаются на отдельные частицы.
• Слабым ядерным , частицы - ±W и Z бозоны. С их помощью фермионы перекидываются массой, энергией, и могут превращаться друг в друга.
• Гравитационным , частицы - гравитоны . Чрезвычайно слабая в масштабах микромира сила. Становится видимой только на сверхмассивных телах.

Оговорка о гравитационном взаимодействии.
Существование гравитонов экспериментально ещё не подтверждено. Они существуют лишь в виде теоретической версии. В стандартной модели в большинстве случаев их не рассматривают.

Вот и всё, стандартная модель собрана.

Проблемы только начались

Несмотря на очень красивое представление частиц на схеме, осталось два вопроса. Откуда частицы берут свою массу и что такое Бозон Хиггса , который выделяется из остальных бозонов.

Для того, что бы понимать идею применения бозона Хиггса, нам необходимо обратиться к квантовой теории поля. Говоря простым языком, можно утверждать, что весь мир, вся Вселенная, состоит не из мельчайших частиц, а из множества различных полей: глюонного, кваркового, электронного, электромагнитного и.т.д. Во всех этих полях постоянно возникают незначительные колебания. Но наиболее сильные из них мы воспринимаем как элементарные частицы. Да и этот тезис весьма спорный. С точки зрения корпускулярно-волнового дуализма, один и тот же объект микромира в различных ситуациях ведёт себя то как волна, то как элементарная частица, это зависит лишь от того, как физику, наблюдающему за процессом, удобнее смоделировать ситуацию.

Поле Хиггса

Итоги

То, что было рассказано мною, это самые поверхностные понятия о природе стандартной модели и о том, зачем нам нужен Бозон Хиггса. Некоторые учёные до сих пор в глубине души надеются, что частица, найденная в 2012 году и похожая на Бозон Хиггса в БАКе, была просто статистической погрешностью. Ведь поле Хиггса нарушает многие красивые симметрии природы, делая расчёты физиков более запутанными.
Некоторые даже считают, что стандартная модель доживает свои последние годы из-за своего несовершенства. Но экспериментально это не доказано, и стандартная модель элементарных частиц остаётся действующим образцом гения человеческой мысли.

Стандартная модель - это теория, которая отображает современные представления об исходном базовом материале для построения Вселенной. Эта модель описывает, каким образом образуется материя из своих базовых компонентов, какие силы взаимодействия существуют между ее компонентами.

Суть стандартной модели

По своей структуре все элементарные частицы (нуклоны), из которых состоит так же, как и любые тяжелые частицы (адроны), состоят из еще более мелких простых частиц, называемых фундаментальными.

Такими первичными элементами материи в настоящее время считаются кварки. Наиболее легкие и распространенные кварки делятся на верхние (u) и нижние (d). Протон состоит из комбинации кварков uud, а нейтрон - udd. Заряд u-кварка равен 2/3, а у d-кварка - отрицательный заряд, -1/3. Если посчитать сумму зарядов кварков, то заряды протона и нейтрона получатся строго равными 1 и 0. Это дает основание полагать, что стандартная модель абсолютно адекватно описывает реальность.

Существует еще несколько пар кварков, которые составляют более экзотические частицы. Так, вторую пару составляют очарованный (с) и странный (s) кварки, а третью пару - истинный (t) и красивый (b).

Почти все частицы, которые смогла предсказать стандартная модель, уже открыты экспериментальным путем.

Помимо кварков, в качестве «строительного материала» выступают так называемые лептоны. Они тоже образуют три пары частиц: электрон с электронным нейтрино, мюон с мюонным нейтрино, тау-лептон с тау-лептонным нейтрино.

Кварки и лептоны, по мнению ученых, являются главным строительным материалом, на основе которого была создана современная модель Вселенной. Они взаимодействуют между собой с помощью частиц-переносчиков, которые передают силовые импульсы. Существует четыре основных вида подобного взаимодействия:

Сильное, благодаря которому кварки удерживаются внутри частиц;

Электромагнитное;

Слабое, которое приводит к формам распада;

Гравитационное.

Сильное цветовое взаимодействие переносят частицы, называемые глюонами, у которых отсутствуют масса и электрический заряд. Квантовая хромодинамика изучает именно этот тип взаимодействия.

Осуществляется путем обмена лишенными массы фотонами - квантами электромагнитного излучения.

Происходит благодаря массивным векторным бозонам, которые почти в 90 раз больше протонов.

Гравитационное взаимодействие обеспечивает обмен гравитонами, у которых нет массы. Правда, экспериментально обнаружить эти частицы пока не удалось.

Стандартная модель рассматривает первые три типа взаимодействия как три различных проявления единой природы. Под воздействием высоких температур силы, которые действуют во Вселенной, фактически сплавляются воедино, вследствие чего их невозможно потом различить. Первыми, как выяснили ученые, объединяются слабое ядерное взаимодействие и электромагнитное. В результате оно создает электрослабое взаимодействие, которое мы можем наблюдать в современных лабораториях при работе ускорителей элементарных частиц.

Теория Вселенной гласит, что в период своего возникновения, в первые миллисекунды после Большого Взрыва, грань между электромагнитными и ядерными силами отсутствовала. И только после понижения Вселенной до 10 14 К, четыре типа взаимодействия смогли разделиться и принять современный вид. Пока же температура была выше данной отметки, действовали только фундаментальные силы гравитационного, сильного и электрослабого взаимодействия.

Электрослабое взаимодействие объединяется с сильным ядерным при температуре около 10 27 К, что недостижимо в современных лабораторных условиях. Но подобными энергиями сейчас не обладает даже сама Вселенная, поэтому практически подтвердить или опровергнуть эту теорию пока не представляется возможным. Но теория, которая описывает процессы объединения взаимодействий, позволяет дать некоторые прогнозы относительно процессов, происходящих при более низких уровнях энергии. И эти прогнозы сейчас подтверждаются экспериментально.

Таким образом, стандартная модель предлагает теорию материя которой состоит из лептонов и кварков, а виды взаимодействия между этими частицами описываются в теориях великого объединения. Модель пока является неполной, поскольку она не включает гравитационное взаимодействие. С дальнейшим развитием научного знания и технологий эту модель можно будет дополнить и развить, но в настоящее время - это лучшее из того, что смогли разработать ученые.