Standardni model vesolja

Standardni model je teorija, ki odraža sodobne koncepte o začetnem osnovnem materialu za konstruiranje vesolja. Ta model opisuje, kako se materija oblikuje iz njegovih osnovnih komponent, katere sile interakcije obstajajo med njegovimi komponentami.

Bistvo standardnega modela

V svoji strukturi so vsi elementarni delci (nukleoni), od tega atomsko jedro, tako kot vsi težki delci (hadroni), sestavljajo še manjši preprosti delci, imenovani temeljni delci.

Takšni primarni elementi snovi se zdaj štejejo za kvarke. Najmanjši in najpogostejši kvarki so razdeljeni na zgornji (u) in spodnji (d). Proton sestoji iz kombinacije Uudovih kvarkov in nevtronskih udd. Polnjenje u-kvarka je enako 2/3, medtem ko ima d-kvark negativen naboj, -1/3. Če izracunamo vsoto obremenitev kvarkov, potem se protonski in nevtronski naboji izkazujeta enako 1 in 0. To utemeljuje domnevo, da standardni model absolutno ustrezno opisuje resnicnost.

Obstaja več parov kvarkov, ki sestavljajo bolj eksotične delce. Torej, drugi par je sestavljen iz očaranih (c) in čudnih kvarkov, tretji pa pravi (t) in lep (b).

Skoraj vsi delci, ki bi lahko napovedali standardni model, so že bili odkriti eksperimentalno.

Poleg kvarkov tako imenovani leptoni delujejo kot "gradbeni material". Prav tako tvorijo tri pare delcev: elektron z elektronskim nevtrinom, muon z muonskim nevtrinom, tau lepton z tau leptonskim nevtrinom.

Po mnenju znanstvenikov so kvarki in leptoni glavni gradbeni material, na podlagi katerega je bil ustvarjen sodobni model Univerzuma. Medsebojno sodelujejo s pomočjo nosilnih delcev, ki oddajajo močne impulze. Obstajajo štiri glavne vrste take interakcije:

- močna, zaradi katere se v notranjosti delcev nahajajo kvarki;

- elektromagnetna;

- šibka, kar vodi do razpadanja;

- gravitacijski.

Močna barvna interakcija nosi delce, ki se imenujejo gluoni, ki nimajo mase in električne energije. Kvantna kromodinamika proučuje to vrsto interakcije.

Elektromagnetna interakcija se izvaja z izmenjavo brezstopenjskih fotonov - kvantnih elektromagnetnih sevanj.

Slaba interakcija je posledica velikih vektorskih bozonov, ki so skoraj 90-krat večji od protonov.

Gravitacijska interakcija zagotavlja izmenjavo gravitonov, ki nimajo mase. Vendar teh eksperimentalnih poskusov še ni bilo mogoče zaznati.

Standardni model obravnava prve tri vrste interakcij kot tri različne manifestacije ene same narave. Pod vplivom visokih temperatur so sile, ki delujejo v vesolju, dejansko združene skupaj, tako da jih kasneje ni mogoče zaznati. Prvi, kot so ugotovili znanstveniki, so šibke jedrske in elektromagnetne interakcije. Posledično ustvarja elektronsko interakcijo, ki jo lahko opazujemo v sodobnih laboratorijih med delovanjem pospeševalcev delcev.

Teorija vesolja pravi, da med obdobjem njegovega videza v prvih milisekundah po Big Bangu ni bilo linije med elektromagnetnimi in jedrskimi sili. In šele po drsniku povprečna temperatura Vselej do 10 14 K, so se štiri vrste interakcij lahko ločile in se soočile s sodobnim videzom. Medtem ko je bila temperatura višja od te oznake, so delovale le temeljne sile gravitacijske, močne in elektroekološke interakcije.

Elektroekološko interakcijo združimo z močno jedrsko reakcijo pri temperaturi okoli 10,27 K, kar je v sodobnih laboratorijskih razmerah nedosegljivo. Vendar pa celo vesolje sama nima takšnih energij, zato te teorije praktično ne moremo potrditi ali zanikati. Toda teorija, ki opisuje procese združevanja interakcij, nam omogoča, da podamo nekaj napovedi o procesih, ki se pojavljajo pri nižjih nivojih energije. Te napovedi so zdaj potrjene eksperimentalno.

Tako standardni model ponuja teorijo struktura vesolja, ki je sestavljena iz leptonov in kvarkov, in vrste interakcij med temi delci so opisane v grand unifikacijskih teorijah. Model je še vedno nepopoln, saj ne vključuje gravitacijske interakcije. Z nadaljnjim razvojem znanstvenih spoznanj in tehnologij se lahko ta model dopolni in razvije, vendar je trenutno najboljše, ki bi ga lahko razvili znanstveniki.