Стандартен модел - една изключително успешна описателна теория на елементарните частици свят. може да се направи въз основа на изчисленията си, често са много точни, и да ги сравните с хиляди (!) напълно различни експериментални резултати. С изключение на няколко случая, които може да се разчита от една страна, споразумението между стандартния модел и невероятно добър опит.

Независимо от това, на стандартния модел има своите трудности. Много от тях са свързани с факта, че тази теория описва много, но не обясни откъде е дошло, това не му позволява да се оттегли от по-дълбоките принципи.

Произходът на механизма на Хигс

Хигс механизъм на електрослабата симетрия - ключов елемент в Стандартния модел, който е много сполучливо описва света на елементарните частици. Въпреки това, Стандартния модел не дава обяснение защо генералът е полето на Хигс и защо има такъв имот - формиране на вакуум кондензат.

йерархия проблем

Фиг. 1. облак на виртуалните частици около реално частицата променя своите характеристики. Изображение с nobelprize.org сайт

В квантовата теория на елементарните частици е, че вакуум - това не е абсолютно вакуум, и непрекъснато бурното море на виртуални частици. Тези виртуални частици от различни сортове се появяват за кратко и след това изчезват. Въпреки това, ако наблизо има някаква реална частица, те като че ли да го обгърне и да променят своите свойства. Всички частици, които изграждат нашия свят, и дори тези частици, които се произвеждат в ускорители, - това е частица, "опаковани" в един виртуален палто. Маса, заряд, както и всички други характеристики на наблюдаваните частици - това не е оригиналната характеристики, и завършиха на частиците.

Най-общо казано, от гледна точка на теорията за, Стандартния модел се дава на себе си, се стреми да "лети" по скалата на енергия, с много порядъци по-голям от реалните събития електрослабите мащаб (около 200 GeV). Вътре в Стандартния модел, не е възпиращ, спиране на растежа на масата на бозона на Хигс, за сметка на виртуални частици. Този проблем се нарича проблема с йерархията - теорията формулиран да работи по същата схема, но тя "предпочита да живее" в много по-голям мащаб енергии. (Думата "йерархия" е тук, се разбира като изключително силен дисбаланс на енергийните мащаби.)

Има две гледни точки по този проблем на. Първата възможност е следната: бозона на Хигс първоначално е бил необичайни свойства и само след като е придобил виртуален палто, всички аномалии точно компенсирани. Физиците такава фина настройка изглежда напълно неестествено.

Вторият изход е както следва. Ако в природата има и други частици, те - във виртуална форма - въздействието върху бозона на Хигс компенсират взаимно. Най-важното тук е, че в много от моделите на физиката отвъд Стандартния модел (включително и някои не-минимални възможности Хигс механизъм. И суперсиметрични теории), това обезщетение не е необходимо да се адаптира. тя се появява, когато е необходимо, само за да се изгради теория. Че такива теории са най-привлечени теоретици.

LEP парадокса

Ние приемаме, че увеличение на стандартен модел енергия действително се превръща в някаква по-широка теория, която решава проблема йерархия. Най-конкретни примери това е, че тази нова физика е по право влизат в собствената си при енергия на около 1 TeV, т.е. съвременните ускорители е на път да открият нови частици или сили. Но ако е така, нова физика трябва да започне да се усеща в много по-малък мащаб енергии на 100 GeV - защото това е "включен" не е рязко, но постепенно, с увеличаване на енергията.

Проблемът обаче е, че нито електрон-позитрон колайдер Закона за заетостта (общата енергия на сблъсъка почти 200 GeV), или протон-антипротон ускорител Теватрон (общата енергия на сблъсък 2 TeV, като типичен енергийните сблъсъци Партън няколкостотин GeV) все още не е открихме, няма значително отклонение от стандартния модел. Същият проблем се нарича "LEP парадокс": въпреки високата точност на LEP данни, и въпреки факта, че новата физика да бъде "зад ъгъла", без намек за LEP я видя. Въпреки това, през последната година на Теватрон представени няколко резултата, които изискват обяснение, но към днешна дата за откриването на физиката отвъд Стандартния модел, тя все още не е достигната.

фермион маси

Фиг. 2. теглата на всички частици стандарт Модел разпръснати в много широк диапазон. В стандартния модел, като маса йерархия не получи задоволително обяснение. Изображение с www.ipod.org.uk сайт

Друга характеристика на мистериозна стандартния модел е много голяма вариация на масите на основните фермиони, а именно кварки и лептони (вж. Фиг. 2). Масата на върховият кварк и електрона се различават по стотици хиляди пъти, и ако вземем предвид, неутриното е един трилион пъти! Тъй като масата на фермиони в Стандартния модел се дължи на механизма на Хигс. Оказва се, че безразмерни коефициенти във връзка с фермиони Хигс поле също разпръснати в много широк диапазон.

От гледна точка на цялото преживяване на теоретичната физика, тази ситуация също изглежда ненормално. Физиците се опитват да разберат дали не може да има някакъв механизъм, който естествено води до разпространението. Стандартният модел няма да помогне, но в някои редки теории като маса йерархия може да се случи.

Стандартният модел, във формата, в която първоначално е бил построен, изисква неутрино са безтегловни стриктно. Въпреки това, експериментално доказва, че неутрино имат маса, макар и много малък. Освен това, неутрино се смесва активно помежду си, непрекъснато тече от един вид в друг. Всичко това показва, че масата на смесване на неутрино се случва не заради механизма на Хигс. но поради въздействието на някакъв друг характер. Отново, в Стандартния модел, подобни явления не са, но между различните нови опции Физика такива договорености изобилстват.

Липсата на частици тъмна материя

В астрофизиката, то сега се счита обичайно. във вселената, различна от обикновената материя под формата на звезди, планети, газ и облаци от прах, черни дупки, неутрино, и така нататък. н., има частици на един напълно различен характер, което ние не виждаме във всеки диапазон на електромагнитните вълни. Това частици тъмна материя. Сега, за които нищо не се знае с изключение само на факта, че те се движат с ниска скорост и не взаимодействат с радиация и конвенционален материал. В стандартния модел, няма частици, подходящи за тази роля. Въпреки това, кандидат-частиците в тъмната материя са намерени сред теории отвъд Стандартния модел.

Преобладаването на материята над антиматерията

Очевидно е, че наблюдаваната част от Вселената се състои почти изцяло от значение - отделни планети, звезди, галактики от антиматерия, не. Този дисбаланс на материята над антиматерията трябва да се извършва динамично в най-ранните етапи на еволюцията на Вселената. Въпреки това, изчисленията показват, че Стандартният модел не е в състояние да генерира необходимата дисбаланс. В действителност, съществуването на самия свят, какъвто го виждате, се казва в неадекватността на Стандартния модел.