Стандартная модель - современная теория сильного и электрослабого взаимодействий фундаментальных фермионов (лептонов и кварков), основанная на принципах локальной калибровочной инвариантности, т.е. инвариантности уравнений движения к произвольным изменениям координат пространства-времени.
В основе Стандартной модели лежат две теории:
- Теория (или модель) электрослабого взаимодействия (ЭСМ), описывающая электромагнитные и слабые взаимодействия лептонов и кварков.
- Квантовая хромодинамика (КХД), описывающая цветное взаимодействие кварков.
Фундаментальными частицами Стандартной модели являются 6 лептонов (e-, μ-, τ-, νe, νμ, ντ) и 6 кварков (u, d, c, s, t, b), объединенных в три поколения (см. табл. 1). Каждый из 6 типов кварков может находиться в трёх цветовых состояниях (например: красный, зеленый, синий). Кварки и лептоны являются фермионами и имеют спин J = 1/2. 12-ти фундаментальным фермионам соответствуют 12 антифермионов.
Таблица 1
Фундаментальные фермионы |
|||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Взаимодействия |
Поколения |
Заряд Q/e |
|||||
1 |
2 |
3 |
|||||
лептоны | νе | νμ | ντ |
0 |
|||
e |
-1 |
||||||
кварки |
u |
c | t | +2/3 | |||
d |
s | b | -1/3 |
Взаимодействия фундаментальных фермионов осуществляются
за счет обмена переносчиками взаимодействия - фундаментальными (или калибровочными)
бозонами. Взаимодействие частиц, имеющих электрический заряд, происходит
посредством обмена квантами электромагнитного поля - фотонами. Фотон электрически
нейтрален. Сильное взаимодействие осуществляется за счет обмена глюонами
(g) - электрически нейтральными безмассовыми переносчиками сильного взаимодействия.
Глюоны переносят цветовой заряд. В слабом взаимодействии принимают участие
все лептоны и все кварки. Переносчиками слабого взаимодействия являются
массивные W- и Z-бозоны. Существуют положительные W+-бозоны и
отрицательные W--бозоны, являющиеся античастицами по отношению
друг к другу. Z-бозон электрически нейтрален.
Гравитационные силы в физике частиц практически не проявляются.
Например, интенсивность гравитационного взаимодействия двух протонов составляет
около
10-36 интенсивности их электромагнитного взаимодействия. Порядок
величин констант взаимодействий, приведенных в таблице 2, и характеризующих
их относительную силу, соответствует энергии взаимодействия E < 1 ГэВ. В
области более высоких энергий величины констант взаимодействия зависят от
энергии.
Таблица 2. Фундаментальные взаимодействия |
Взаимодействие | Квант поля |
Радиус, см |
Константа взаимодействия (порядок величины) |
Пример проявления |
---|---|---|---|---|
сильное | глюон | 10-13 | 1 | ядро, адроны |
электромагнитное | γ-квант | ∞ | 10-2 | атом |
слабое | W±, Z | 10-16 | 10-6 | β-распад |
гравитационное | гравитон | ∞ | 10-38 | сила тяжести |
См. также
- Стандартная Модель физики частиц
- Описание появления масс нейтрино в рамках стандартной модели
- Единая теория электрослабых взаимодействий
- Стандартная космологическая модель Большого Взрыва
- Бозон Хиггса
- ФИЗИКА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ
- Общие свойства фундаментальных взаимодействий
- Объединение взаимодействий
- Число поколений фундаментальных фермионов
- Фундаментальные частицы и фундаментальные взаимодействия
- В поисках суперсимметрии
- Исследования суперсимметрии
- Что же дальше?
- Проблемы физики высоких энергий XXI века