• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Model Standardowy



    Podstrony: 1 [2] [3]
    Przeczytaj także...
    Teoria – z gr. theoría- oglądanie, rozważanie. System pojęć, definicji, aksjomatów i twierdzeń ustalających relacje między tymi pojęciami i aksjomatami, tworzący spójny system pojęciowy opisujący jakąś wybraną fizyczną lub abstrakcyjną dziedzinę.Taon – cząstka elementarna z grupy leptonów obdarzona ładunkiem ujemnym, średnim czasem życia 3×10 sekundy i dużą masą wynoszącą 1777 MeV/c = 3,17×10 kg (dla porównania 939 MeV/c dla protonu i 0,511 MeV/c dla elektronu).
    Cząstki elementarne, z których zbudowana jest znana materia: dwanaście fermionów (po sześć kwarków i leptonów), cztery bozony cechowania przenoszące oddziaływania oraz bozon Higgsa, mający nadawać masę cząstkom, z którymi oddziałuje
    Diagram przedstawiający powiązania pomiędzy cząstkami elementarnymi

    Model standardowyteoria fizyki cząstek podstawowych, zwanych też cząstkami elementarnymi, które są podstawowymi składnikami każdej materii. Opisuje trzy z czterech (z wyjątkiem grawitacji) oddziaływań podstawowych: elektromagnetyczne, słabe i silne. Sformułowana jest w języku matematyki, opisując relacjami matematycznymi zależności między elementami tej teorii. Opiera się na koncepcji pola Yanga-Millsa.

    Kwark górny (ang. up, oznaczenie u) – jeden z kwarków, cząstka będąca podstawowym budulcem materii. Wchodzi w skład protonu i neutronu.Grawitacja (ciążenie powszechne) – jedno z czterech oddziaływań podstawowych, będące zjawiskiem naturalnym polegającym na tym, że wszystkie obiekty posiadające masę oddziałują na siebie wzajemnie przyciągając się.

    Model standardowy jest jedną z najważniejszych teorii współczesnej fizyki, jego podstawy teoretyczne zaczęto formułować w latach 70. XX wieku. W latach 80. potwierdzono większość jego przewidywań doświadczalnie. W 2012 roku odkryto bozon Higgsa.

    Model standardowy zawarł w sobie, rozbudował, bądź wyjaśnił wcześniejsze teorie, takie jak teoria cząstek elementarnych (kształtująca się od początku XX wieku), mechanika kwantowa, chromodynamika kwantowa czy teoria elektrosłaba (łącząca oddziaływania elektromagnetyczne i słabe jako różne przejawy tego samego oddziaływania).

    Mechanika kwantowa (teoria kwantów) – teoria praw ruchu obiektów świata mikroskopowego. Poszerza zakres mechaniki na odległości czasoprzestrzenne i energie, dla których przewidywania mechaniki klasycznej nie sprawdzały się. Opisuje przede wszystkim obiekty o bardzo małych masach i rozmiarach - np. atom, cząstki elementarne itp. Jej granicą dla średnich rozmiarów lub średnich energii czy pędów jest mechanika klasyczna.Foton (gr. φως – światło, w dopełniaczu – φοτος, nazwa stworzona przez Gilberta N. Lewisa) jest cząstką elementarną, nie posiadającą ładunku elektrycznego ani momentu magnetycznego, o masie spoczynkowej równej zero (m0 = 0), liczbie spinowej s = 1 (fotony są zatem bozonami). Fotony są nośnikami oddziaływań elektromagnetycznych, a ponieważ wykazują dualizm korpuskularno-falowy, są równocześnie falą elektromagnetyczną.

    Opis wniosków wynikających z modelu standardowego[ | edytuj kod]

    W mechanice kwantowej funkcjonuje podział na dwie grupy cząstek: fermiony i bozony. Model standardowy postuluje istnienie zarówno jednych jak i drugich.

    Supersymetria (SUSY) – hipotetyczna symetria z zakresu fizyki cząstek elementarnych przekształcająca bozony w fermiony.Teorie wielkiej unifikacji (GUT z ang. Grand Unification Theory) – teorie łączące chromodynamikę kwantową i teorię oddziaływań elektrosłabych. Przedstawiają one oddziaływanie silne, słabe i elektromagnetyczne jako przejaw jednego, zunifikowanego oddziaływania. Żadna z dotychczasowych teorii wielkiej unifikacji nie została potwierdzona doświadczalnie.

    Fermiony jako budulec materii[ | edytuj kod]

    Fermiony są podstawowymi elementami budującymi materię. Materię trwałą, która nas otacza, tworzą następujące cząstki: elektron, kwark górny (u) oraz kwark dolny (d). Dwa kwarki górne i jeden dolny (uud) tworzą proton, a jeden kwark górny i dwa dolne (udd) tworzą neutron. Wiązanie to znane jest jako oddziaływanie silne. Protony i neutrony, łącząc się, tworzą jądra atomowe. Do tej grupy cząstek należy też neutrino elektronowe.

    Europejska Organizacja Badań Jądrowych CERN (fr. Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire) – ośrodek naukowo-badawczy położony na północno-zachodnich przedmieściach Genewy na granicy Szwajcarii i Francji, pomiędzy Jeziorem Genewskim, a górskim pasmem Jury. Obecnie do organizacji należy dwadzieścia państw. CERN zatrudnia 2600 stałych pracowników oraz około 8000 naukowców i inżynierów reprezentujących ponad 500 instytucji naukowych z całego świata. Najważniejszym narzędziem ich pracy jest największy na świecie akcelerator cząstek – Wielki Zderzacz Hadronów.Hadrony – grupa silnie oddziałujących cząstek elementarnych złożonych z kwarków bądź gluonów. Wyróżnia się stany złożone z samych kwarków (mezony, bariony, tetrakwarki, pentakwarki itd.), samych gluonów (kule gluonowe) oraz kwarków i gluonów (hybrydy mezonowe, hybrydy barionowe itd.). Pierwszymi odkrytymi hadronami były bariony (trzy kwarki albo trzy antykwarki) i mezony (jeden kwark i jeden antykwark). Właściwością hadronów jest ich liczba barionowa oraz całkowity ładunek elektryczny, choć budujące je kwarki i antykwarki mają ładunki ułamkowe. Hadrony, będące stanami związanymi, same mogą tworzyć stany związane - są to jądro atomowe, hiperjądro, atom hadronowy (jądro atomowe z orbitującym wokół nim hadronem), molekuła hadronowa (np. pionium) czy gwiazda neutronowa.

    Opisane wyżej cząstki (elektron, neutrino elektronowe, kwark dolny i górny) tworzą pierwszą z trzech grup cząstek zwanych generacjami. W każdej generacji występują cztery cząstki odpowiadające cząstkom z pierwszej generacji (lecz o różnej masie). Drugą generację tworzą cząstki: mion, neutrino mionowe, kwark dziwny (s) i kwark powabny (c), zaś trzecią: taon, neutrino taonowe, kwark denny (b) i kwark szczytowy (t).

    Rozpad beta – jeden ze sposobów rozpadu jądra atomowego. Jest to przemiana jądrowa, której skutkiem jest przemiana nukleonu w inny nukleon, zachodząca pod wpływem oddziaływania słabego. Wyróżnia się dwa rodzaje tego rozpadu: rozpad β i rozpad β. W wyniku tego rozpadu zawsze wydzielana jest energia, którą unoszą produkty rozpadu. Część energii rozpadu może pozostać zmagazynowana w jądrze w postaci energii jego wzbudzenia, dlatego rozpadowi beta towarzyszy często emisja promieniowania gamma.Kwark – cząstka elementarna, fermion mający ładunek koloru (czyli podlegający oddziaływaniom silnym). Według obecnej wiedzy cząstki elementarne będące składnikami materii można podzielić na dwie grupy. Pierwszą grupę stanowią kwarki, drugą grupą są leptony. Każda z tych grup zawiera po sześć cząstek oraz ich antycząstki, istnieje więc sześć rodzajów kwarków oraz sześć rodzajów antykwarków.

    W sumie model określa dwanaście podstawowych fermionów. Dwa w każdej grupie nazywamy leptonami, a dwa pozostałe kwarkami.

    Istnienie czwartej i następnych generacji nie jest zabronione przez model. Jednak obserwacje średniego czasu życia cząstek wskazują, że istnieją tylko trzy rodziny fermionów. Rozumowanie to opiera się na następującym fakcie: im więcej jest możliwych sposobów, na które może się rozpaść cząstka, tym krócej ta cząstka żyje. Większa ilość cząstek związana z istnieniem wyższych generacji dostarczyłaby nowych kanałów rozpadu. Obserwowane cząstki żyją na tyle długo, że istnienie czwartej generacji wydaje się wykluczone, chyba że odpowiadające jej nowe neutrino miałoby masę większą od ok. 45 GeV/c² (połowa masy bozonu Z). Wtedy cząstka Z nie mogłaby się rozpadać na parę neutrino – antyneutrino czwartej generacji. Wszystkie znane neutrina mają masy mniejsze od kilku eV/c² i dlatego istnienie czwartej rodziny nie wydaje się naturalne.

    Proton, p (z gr. πρῶτον – "pierwsze") − trwała cząstka subatomowa z grupy barionów o ładunku +1 i masie spoczynkowej równej ok. 1 u.Miony to nietrwałe cząstki elementarne należące do kategorii leptonów. Występują w dwóch stanach ładunkowych (będących wzajemnie antycząstkami) μ i μ. Masa mionu wynosi 105,66 MeV/c², gdzie c - prędkość światła w próżni, okres połowicznego zaniku jest równy 1,5 mikrosekundy (średni czas życia τ=2,2×10 s). Rozpadają się najczęściej na elektron, antyneutrino elektronowe oraz neutrino mionowe (µ odpowiednio na pozyton, neutrino elektronowe i antyneutrino mionowe). Należą do drugiej generacji cząstek elementarnych i wykazują pokrewieństwo z elektronem, tzn. posiadają takie same własności co elektron, z wyjątkiem około 207 razy większej masy.

    Bozony jako nośniki oddziaływań[ | edytuj kod]

    W modelu standardowym oddziaływania przenoszone są przez specjalne cząstki/pola (w mechanice klasycznej rolę medium stanowiło wyłącznie pole). Oddziaływanie polega na wytworzeniu lub pochłonięciu cząstki przenoszącej oddziaływanie.

  • Oddziaływanie elektromagnetyczne przenoszone jest przez foton. Oddziaływanie to odbywa się poprzez wytworzenie lub pochłonięcie fotonu.
  • Oddziaływanie słabe, powodujące między innymi rozpady beta, przenoszone jest przez bozony W i W oraz Z.
  • Oddziaływanie silne, łączące kwarki w hadrony, przenoszone jest przez osiem rodzajów gluonów, sposób oddziaływania (rodzaj gluonu) oznaczany jest właściwością nazywaną kolorem gluonu.
  • Cząstka Higgsa[ | edytuj kod]

    Model standardowy przewiduje też istnienie cząstki, która oddziałując z innymi cząstkami nadaje im masę – jest to bozon Higgsa (głównie dotyczy nadawania masy elektronowi, nie dotyczy nadawania masy protonowi i neutronowi, których masa wynika z innego mechanizmu). Istnienie tej cząstki udało się potwierdzić doświadczalnie w 2012 roku. 4 lipca 2012 dwa niezależne zespoły naukowców z CERN ogłosiły, że wykryły nowy bozon charakteryzujący się cechami przypisywanymi bozonowi Higgsa. Wyniki detektora CMS (ang. Compact Muon Solenoid) wskazują, że ma ona masę 125,3 ± 0,6 GeV/c²). Zbadane właściwości dowodzą, że jest to bozon Higgsa, ale nie pozwalają na razie stwierdzić, czy istotnie ten przewidziany przez model standardowy. Nie można wykluczyć, że jest pierwszą cząstką z bardziej rozbudowanego sektora Higgsa, np. z modelu supersymetrycznego.

    Teoria oddziaływań elektrosłabych (Teoria Małej Unifikacji) – kwantowa teoria pola opisująca oddziaływania słabe oraz elektromagnetyczne. Zawiera ona w sobie wcześniejszą teorię oddziaływań słabych i elektrodynamikę kwantową.Pole Yanga-Millsa – pole rządzące oddziaływaniem wszystkich cząstek elementarnych we Wszechświecie. Zostało zaproponowane w 1954 roku przez Chen Ning Yanga i jego ucznia Roberta Millsa. Jest ono uogólnieniem pola Maxwella – wprowadzonego sto lat wcześniej, by m.in. opisać światło – z tym wyjątkiem, że pole Yanga-Millsa dopuszcza obecność ładunku elektrycznego. Dla oddziaływań słabych kwantem odpowiadającym polu Yanga-Millsa jest wuon (bozon W), który może mieć ładunek +1,0,-1 oraz zeton (bozon Z).

    Niewiadome[ | edytuj kod]

    Model standardowy jest potwierdzony doświadczalnie, lecz nie jest w pełni satysfakcjonujący z teoretycznego punktu widzenia.

  • Ma 19 swobodnych parametrów (np. masy cząstek), które należy wyznaczyć doświadczalnie, gdyż teoria nie wyjaśnia ich wartości.
  • Obliczenia masy Wszechświata nie zgadzają się z obserwowaną ilością materii we Wszechświecie, brakującą materię nazywa się ciemną materią.
  • W podstawowej wersji nie uwzględnia mas neutrin.
  • Fizycy budują nowe teorie próbujące rozszerzyć model standardowy np. teorie wielkiej unifikacji, supersymetria, teorie strun. Następcą będzie być może minimalny supersymetryczny model standardowy.

    Materia – w potocznym znaczeniu: ogół obiektywnie istniejących przedmiotów fizycznych, poznawalnych zmysłami. W fizyce termin "materia" ma kilka znaczeń.Teoria superstrun – wersja teorii strun, która łączy ją z supersymetrią. Wersja teorii superstrun, M-teoria, jest jedną z proponowanych teorii wszystkiego. M-teoria przewiduje, że teoria superstrun opisuje tylko część rzeczywistości.


    Podstrony: 1 [2] [3]




    Warto wiedzieć że... beta

    Kwark powabny (ang. charm, oznaczenie c) – jeden z kwarków. Nie występuje w zwykłej materii, występuje natomiast w cząstkach wytwarzanych sztucznie, np. mezonach D.
    Leptony (z gr. leptós - lekki, drobny) − grupa 12 cząstek elementarnych (6 cząstek i 6 antycząstek). Zaliczają się do niej: elektron, mion, taon, neutrino elektronowe, neutrino mionowe, neutrino taonowe oraz odpowiadające im antycząstki: pozyton (antyelektron), antymion, antytaon i antyneutrina. Ostatnim odkrytym leptonem było neutrino taonowe w 2000 roku.
    Bozon Z (zeton) – cząstka elementarna pośrednicząca w oddziaływaniach słabych, wymieniana przez np. elektrony czy neutrina i inne cząstki oddziałujące poprzez oddziaływanie słabe podczas zderzeń. Jest obojętny elektrycznie, jako bozon podlega statystyce Bosego-Einsteina. Jego istnienie przewidziała teoria oddziaływań słabych. Bozon Z jest równocześnie swoją antycząstką. Okres półtrwania wynosi 3,20×10 sekundy.
    Oddziaływania podstawowe (fundamentalne) – oddziaływania fizyczne obserwowane w przyrodzie, nie dające się sprowadzić do innych oddziaływań.
    Neutron (z łac. neuter – "obojętny") – cząstka subatomowa występująca w jądrach atomowych. Jest obojętny elektrycznie. Posiada spin ½.
    Kwark b (ang. bottom, beauty, kwark niski, kwark piękny w literaturze popularnonaukowej, inaczej zwany dennym lub spodnim) – kwark należący do trzeciej generacji cząstek elementarnych. Charakteryzuje się dużą masą, posiada ładunek elektryczny -1/3 e.
    Bozon W (wuon) – cząstka elementarna pośrednicząca w oddziaływaniach słabych, wymieniana przez elektrony, neutrina i inne cząstki oddziałujące oddziaływaniem słabym podczas zderzeń. Cząstka ta występuje w dwóch podstawowych postaciach: cząstki W i jej antycząstki W. Obie mają ten sam spin (równy 1) oraz masę, różnią się tylko ładunkiem elektrycznym.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.038 sek.