Стандартная мадэль Сусвету

Стандартная мадэль - гэта тэорыя, якая адлюстроўвае сучасныя ўяўленні аб зыходным базавым матэрыяле для пабудовы Сусвету. Гэтая мадэль апісвае, якім чынам утвараецца матэрыя са сваіх базавых кампанентаў, якія сілы ўзаемадзеяння існуюць паміж яе кампанентамі.

Сутнасць стандартнай мадэлі

Па сваёй структуры ўсе элементарныя часціцы (нуклоны), з якіх складаецца атамная ядро, гэтак жа, як і любыя цяжкія часціцы (адроны), складаюцца з яшчэ больш дробных простых часціц, званых фундаментальнымі.

Такімі першаснымі элементамі матэрыі ў цяперашні час лічацца кварк. Найбольш лёгкія і распаўсюджаныя кварк дзеляцца на верхнія (u) і ніжнія (d). Пратон складаецца з камбінацыі кваркаў uud, а нейтрон - udd. Зарад u-кварка роўны 2/3, а ў d-кварка - адмоўны зарад, -1/3. Калі палічыць суму зарадаў кваркаў, то зарады пратона і нейтрона атрымаюцца строга роўнымі 1 і 0. Гэта дае падставу меркаваць, што стандартная мадэль абсалютна адэкватна апісвае рэальнасць.

Існуе яшчэ некалькі пар кваркаў, якія складаюць больш экзатычныя часціцы. Так, другую пару складаюць зачараваны (с) і дзіўны (s) кварк, а трэцюю пару - праўдзівы (t) і прыгожы (b).

Амаль усе часціцы, якія змагла прадказаць стандартная мадэль, ужо адкрыты эксперыментальным шляхам.

Акрамя кваркаў, у якасці «будаўнічага матэрыялу» выступаюць так званыя лептоны. Яны таксама ўтвараюць тры пары часціц: электрон з электронным нейтрына, мюон з Мюоны нейтрына, таў-лептон з таў-лептон нейтрына.

Кварк і лептоны, на думку навукоўцаў, з'яўляюцца галоўным будаўнічым матэрыялам, на аснове якога была створана сучасная мадэль Сусвету. Яны ўзаемадзейнічаюць паміж сабой з дапамогай часціц-пераносчыкаў, якія перадаюць сілавыя імпульсы. Існуе чатыры асноўных выгляду падобнага ўзаемадзеяння:

- моцнае, дзякуючы якому кварк ўтрымліваюцца ўнутры часціц;

- электрамагнітнае;

- слабое, якое прыводзіць да формаў распаду;

- гравітацыйнае.

Моцнае каляровае ўзаемадзеянне пераносяць часціцы, званыя глюонную, у якіх адсутнічаюць маса і электрычны зарад. Квантавая хромодинамика вывучае менавіта гэты тып ўзаемадзеяння.

Электрамагнітнае ўзаемадзеянне ажыццяўляецца шляхам абмену пазбаўленымі масы фатонамі - квантамі электрамагнітнага выпраменьвання.

Слабое ўзаемадзеянне адбываецца дзякуючы масіўным вектарным базон, якія амаль у 90 разоў больш пратонаў.

Гравітацыйнае ўзаемадзеянне забяспечвае абмен гравитонами, у якіх няма масы. Праўда, эксперыментальна выявіць гэтыя часціцы пакуль не ўдалося.

Стандартная мадэль разглядае першыя тры тыпу ўзаемадзеяння як тры розных праявы адзінай прыроды. Пад уздзеяннем высокіх тэмператур сілы, якія дзейнічаюць ва Сусвету, фактычна сплаўляюцца разам, з прычыны чаго іх немагчыма потым адрозніць. Першымі, як высветлілі навукоўцы, аб'ядноўваюцца слабое ядзерную ўзаемадзеянне і электрамагнітнае. У выніку яно стварае электрослабых ўзаемадзеянне, якое мы можам назіраць у сучасных лабараторыях пры працы паскаральнікаў элементарных часціц.

Тэорыя Сусвету абвяшчае, што ў перыяд свайго ўзнікнення, у першыя мілісекунды пасля Вялікага Выбуху, грань паміж электрамагнітнымі і ядзернымі сіламі адсутнічала. І толькі пасля паніжэння сярэдняй тэмпературы Сусвету да 10 14 К, чатыры тыпу ўзаемадзеяння змаглі падзяліцца і прыняць сучасны выгляд. Пакуль жа тэмпература была вышэй дадзенай адзнакі, дзейнічалі толькі фундаментальныя сілы гравітацыйнага, моцнага і электраслабага ўзаемадзеяння.

Электрослабых ўзаемадзеянне аб'ядноўваецца з моцным ядзернай пры тэмпературы каля 10 27 К, што недасягальна ў сучасных лабараторных умовах. Але падобнымі энергіямі цяпер не валодае нават ўвесь сусвет, таму практычна пацвердзіць або абвергнуць гэтую тэорыю пакуль не ўяўляецца магчымым. Але тэорыя, якая апісвае працэсы аб'яднання узаемадзеянняў, дазваляе даць некаторыя прагнозы адносна працэсаў, якія адбываюцца пры больш нізкіх узроўнях энергіі. І гэтыя прагнозы цяпер пацвярджаюцца эксперыментальна.

Такім чынам, стандартная мадэль прапануе тэорыю будовы Сусвету, матэрыя якой складаецца з лептонов і кваркаў, а віды ўзаемадзеяння паміж гэтымі часціцамі апісваюцца ў тэорыях вялікага аб'яднання. Мадэль пакуль з'яўляецца няпоўнай, паколькі яна не ўключае гравітацыйнае ўзаемадзеянне. З далейшым развіццём навуковага веды і тэхналогій гэтую мадэль можна будзе дапоўніць і развіць, але ў цяперашні час - гэта лепшае з таго, што змаглі распрацаваць навукоўцы.