СТАНДАРТНАЯ МОДЕЛЬ
Standard Model
Стандартная модель
- современная теория сильного и электрослабого взаимодействий фундаментальных
фермионов (лептонов и кварков), основанная на принципах локальной калибровочной
инвариантности, т.е. инвариантности уравнений движения к произвольным изменениям
координат пространства-времени.
В основе Стандартной модели лежат две теории:
- Теория (или модель) электрослабого взаимодействия (ЭСМ), описывающая
электромагнитные и слабые взаимодействия лептонов и кварков.
- Квантовая хромодинамика (КХД), описывающая цветное взаимодействие
кварков.
Фундаментальными частицами Стандартной модели являются
6 лептонов (e-, μ-, τ-, νe,
νμ, ντ) и 6 кварков (u, d, c, s, t, b), объединенных
в три поколения (см. табл. 1). Каждый из 6 типов кварков может находиться
в трёх цветовых состояниях (например: красный, зеленый, синий). Кварки и
лептоны являются фермионами и имеют спин J = 1/2. 12-ти фундаментальным
фермионам соответствуют 12 антифермионов.
Таблица 1
Фундаментальные фермионы
|
Взаимодействия
|
|
Поколения
|
Заряд
Q/e
|
1
|
2
|
3
|
|
|
|
лептоны |
νе |
νμ |
ντ |
0
|
|
e |
|
|
-1
|
|
кварки |
u
|
c |
t |
+2/3 |
d
|
s |
b |
-1/3 |
Взаимодействия фундаментальных фермионов осуществляются
за счет обмена переносчиками взаимодействия - фундаментальными (или калибровочными)
бозонами. Взаимодействие частиц, имеющих электрический заряд, происходит
посредством обмена квантами электромагнитного поля - фотонами. Фотон электрически
нейтрален. Сильное взаимодействие осуществляется за счет обмена глюонами
(g) - электрически нейтральными безмассовыми переносчиками сильного взаимодействия.
Глюоны переносят цветовой заряд. В слабом взаимодействии принимают участие
все лептоны и все кварки. Переносчиками слабого взаимодействия являются
массивные W- и Z-бозоны. Существуют положительные W+-бозоны и
отрицательные W--бозоны, являющиеся античастицами по отношению
друг к другу. Z-бозон электрически нейтрален.
Гравитационные силы в физике частиц практически не проявляются.
Например, интенсивность гравитационного взаимодействия двух протонов составляет
около
10-36 интенсивности их электромагнитного взаимодействия. Порядок
величин констант взаимодействий, приведенных в таблице 2, и характеризующих
их относительную силу, соответствует энергии взаимодействия E < 1 ГэВ. В
области более высоких энергий величины констант взаимодействия зависят от
энергии.
Таблица 2. Фундаментальные взаимодействия
|
Взаимодействие |
Квант
поля |
Радиус,
см |
Константа взаимодействия
(порядок величины) |
Пример
проявления |
сильное |
глюон |
10-13 |
1 |
ядро, адроны |
электромагнитное |
γ-квант |
∞ |
10-2 |
атом |
слабое |
W±, Z |
10-16 |
10-6 |
β-распад |
гравитационное |
гравитон |
∞ |
10-38 |
сила тяжести |
См. также
|