В ProScience-Театре на сцене Центрального дома журналиста срециалист по физике элементарных частиц, член-корреспондент РАН Михаил Данилов выступает с лекцией «Стандартная Модель завершена. Что дальше?».

Согласно Стандартной модели, все, что нас окружает, построено из 12 частиц: 6 лептонов (среди которых электрон, мюон, тау-лептон и три нейтрино) и 6 кварков, к каждой из них существует еще и античастица. Все три взаимодействия, которые охватывает Стандартная модель, (электромагнитное, слабое и сильное) имеют своих переносчиков - бозоны. Фотон - это бозон электромагнитного взаимодействия. Слабое взаимодействие переносят W- и Z-бозоны, сильное взаимодействие обеспечивают глюоны. Наконец, существует бозон Хиггса, благодаря которому частицы обретают массу. Он был обнаружен в 2012 году в эксперименте на Большом Адронном Коллайдере. Но, как рассказал слушателям Михаил Данилов, физика отнюдь не "закрыта" с обнаружением бозона Хиггса.

Прежде всего необходимо отметить, что Стандартная модель описывает далеко не всю Вселенную. По мнению ученых, она охватывает лишь 4 % Вселенной, а всё остальное составляют пока малоизученные темная материя и темная энергия. Темная энергия необходима ученым, чтобы объяснить, почему Вселенная расширяется с ускорением. Темная материя обнаружена по гравитационным эффектам, но она не взаимодействует с электромагнитным излучением, поэтому напрямую ее наблюдать невозможно. Согласно опубликованным в марте 2013 года данным наблюдений космической обсерватории «Планк», общая масса-энергия наблюдаемой Вселенной на 95,1 % состоит из тёмной энергии (68,3 %) и тёмной материи (26,8 %). Построение модели, охватывающей эту часть Вселенной, дело будущего. Предлагается ряд расширений Стандартной модели, которые должны описывать и темную материю, например, теория суперсимметрии. Гипотеза о суперсимметрии утверждает, в частности, что, помимо известных нам трех пространственных измерений и времени, должны существовать еще несколько измерений, проявляющихся на квантовом уровне. Число таких квантовых измерений не меньше четырех. Суперсимметричная Стандартная модель требует существования суперсиметричных двойников всех кварков и лептонов. Названия этих гипотетических частиц образуются с помощью прибавления с- к названиям существующих: скварки и слептоны, соответственно двойник электрона будет называть сэлектрон, двойник мюона - смюон и так далее. Для бозонов тоже должны существовать суперсимметричные пары: у глюонов - глюино, у фотонов - фотино, у W- и Z-бозонов - зино и вино. При этом суперсимметричные партнеры во всем идентичны частицам, за исключением спина. Если у бозонов со спин равен единице, то у фотино, вино, зино и глюино спин 1/2. Лептонам и кваркам со спином 1/2 соответствуют слептоны и скварки со спином 0. Михаил Данилов рассказал о возможностях проведения экспериментов по поиску и изучению темной материи, которые могли бы подтвердить или опровергнуть выдвигаемые гипотезы.

Есть и целый ряд других нерешенных проблем. Например, для существования Вселенной было бы достаточно двух кварков (они обозначаются буквами u и d), однако существуют кварки второго поколения (s «странный» и c «очарованный») и третьего поколения (b «прелестный» и t «истинный»). Масса кварков в каждом следующем поколении выше. При этом константы связи кварков иерархично упорядочены. Наиболее высоки они между кварками одного поколения, чуть ниже - между кварками первого и второго поколений, еще ниже - между вторым и третьем поколением, наконец, совсем малы (такое взаимодействие было обнаружено лишь совсем недавно) - между третьем и первым поколением. При этом константы связи между разными нейтрино такой иерархии не демонстрируют. С ростом энергии константы взаимодействий меняются из-за поляризации вакуума. В 2004 году Нобелевская премия по физике была присуждена за открытие эффекта «асимптотической свободы», при котором взаимодействие между кварками становится сколь угодно малым при уменьшении расстояния между ними.

Еще предстоит окончательно ответить на целый ряд вопросов. Почему существуют при поколения кварков? Почему массы кварков столь значительно различаются? На первый из этих вопросов предложили ответ Макото Кобаяси и Тосихидэ Маскава, объяснив этим существование спонтанного нарушения симметрии между материей и антиматерией (СР-симметрии), обнаруженной ранее экспериментально. А. Д. Сахаров в 1968 году предположил, что именно нарушение СР-симметрии сделало возможным существование нашего мира, так как, если бы после Большого взрыва образовалось равное количество материи и антиматерии, это привело бы к взаимной аннигиляции и переходу всей материи в энергию. Однако пока обнаруженные механизмы недостаточны, чтобы полностью объяснить избыток материи во Вселенной.

Аналог Ноткоин - TapSwap Получай Бесплатные Монеты

Подробнее читайте на polit.ru