такие разные модели
#квантовая_механика #стандартная_модель
это будет совсем коротенькая заметочка - я не физик и я просто не знаю о чем еще можно здесь написать, но если вы не понимаете что такое «наивная модель протона» я настоятельно рекомендую прочитать сначала это.
при словах «стандартная модель» в сознании как правило возникает что-то типа такого:
стройная девушка
но спешу вас огорчить - у нашей модели нет приятных плавных форм и состоит она из квадратиков и буковок. выглядит конечно не так привлекательно, но пока это лучшая теория, что есть у человечества. еще стоит заметить, что это не совсем квантовая механика - это квантовая теория поля, которая описывает квантовые системы с бесконечно большим числом степеней свободы. КПТ использует довольно сложный математический аппарат, в котором я сам не разбираюсь, а в остальном прошу любить и жаловать - стандартная модель:
стандартная модель частиц
тут правда придется сразу сделать шаг назад т.к. стандартная модель не является теорией всего, так как не описывает тёмную материю, тёмную энергию кроме того игнорирует гравитацию. для всего остального достаточно частиц описанных в СМ. перечислим их:
кварки это основные кирпичики мироздания из них состоят адроны. самые стабильные и долгоживущие кварки это «U» и «D». эти кварки образуют нуклоны, самые распространенные из которых протоны и нейтроны. они являются основными составляющими атомного ядра соответственно кварки, входящие в состав этих нуклонов, самые распространенные. как нетрудно догадаться это U и D. остальные кварки мало живущие и получают их в основном на ускорителях с достаточно большой энергией. они конечно могут появляться на короткое время в обычных протонах и нейтронах, но это достаточно специальный случай.
чтобы кварки смогли сформировать нуклоны необходимо еще сильное взаимодействие. переносчиком сильного взаимодействия является глюон. т.е. кварков и сильного взаимодействия достаточно для строительства атомных ядер. на нашей схеме, перечисляющей частицы СМ, глюон и кварки объединены в одну группу. т.е. кварки участвуют во всех 4 фундаментальных взаимодействиях.
в следующую группу кроме кварков и глюона включены фотон и первая строчка лептонов: электрон, мюон, тау лептон. фотон является переносчиком электромагнитного взаимодейств. т.е. перечисленные частицы участвуют уже в 3 взаимодействиях: электромагнитное, слабое, гравитационное. из кварков и электронов состоят атомы, переносчики взаимодействий глюон и фотон. т.е. если оставаться в рамках наивной модели протона и нейтрона, то всё обычно наблюдаемое вещество состоит из U кварков, D кварков и электронов.
следующая группа объединяет в себя Z-бозон, W-бозон и оставшиеся лептоны: электронное нейтрино, мюонное нейтрино, тау нейтрино. кроме того объединят всю таблицу вообще кроме бозона Хиггса. Z-бозон, W-бозон переносчики слабого взаимодействия. как нетрудно догадаться перечисленные частицы участвуют уже в 2 взаимодействиях: слабое и гравитационное.
не охваченным остался только бозон Хиггса. как не странно это квант поля Хиггса взаимодействуя с полем Хиггса частицы приобретают массу.
получилась такая вот матрёшка взаимодействий. самая большая группа (вся таблица кроме бозона Хиггса) участвует в 2 взаимодействиях, поменьше в 3, самая маленькая, состоящая из кварков, уже в 4. т.е. каждая следующая группа что-то добавляет. еще можно сказать, что гравитационное взаимодействие универсально, хотя это самое слабое из взаимодействий и игнорируется СМ, но гравитация сформировала облик Вселенной и без гравитации во Вселенной не было бы планет, звёзд, галактик, чёрных дыр. так что ждем появления квантовой теории гравитации.
направление с лева на право - это то что принято называть поколение. на схеме не обозначено, хотя я считаю можно было поставить римские цифири над колонками. частицы разных поколений отличаются только массой и ароматом, все фундаментальные взаимодействия и квантовые числа одинаковы.
- первое поколение: электрон, электронное нейтрино, d-кварк и u-кварк.
- второе поколение: мюон, мюонное нейтрино, s-кварк и c-кварк.
- третье поколение: тау-лептон, тау-нейтрино, b-кварк и t-кварк.