Окружающий нас мир полон разнообразных объектов. Но из чего они все состоят? Ведь наверняка можно найти то, из чего будут состоять все вещи, окружающие нас. Да, вы правильно поняли, эта статья - продолжение предыдущей, если вы пропустили ее, то обязательно прочтите, это необходимо для лучшего понимания сегодняшнего материала.
Как я уже писал, наименьшими составными блоками чего-либо являются кварки первого поколения (верхний и нижний) и электрон. Их существование было бы бессмысленным без переносчиков взаимодействий, в которых они участвуют: фотон и глюон.
Но все перечисленные частицы не единственны в так называемой стандартной модели - теоретическая структура, описывающая все элементарные частицы и 3 взаимодействия. Но она не является теорией всего! Об этом немного позже.
Эксперименты в Большом Адронном Коллайдере (БАК) на высоких энергиях дали понять, что существует еще два поколения кварков. Номера этим поколениям давались в соответствии с порядком их открытия. Более старшие были открыты при больших энергиях.
Как мы уже знаем, кварки первого поколения называются "верхний"("up") и "нижний"("down"). Кварки второго поколения называются "странный"("strange") и "очаровательный"("charm"). А вот с третьим поколением все не так однозначно: в англоязычной литературе их называют "bottom"и"top", что переводится как "нижний" и "верхний", что для нас недопустимо. Не должно существовать два одинаковых названия, поэтому эти кварки так же принято называть "beautiful" и "true", что переводится как "прелестный" и "истинный". Но первой буквы это не меняет. В научном сообществе кварки принято называть по их первой букве: "д-кварк", "с-кварк", "б-кварк" и так далее, поэтому путаницы не возникает.
Так же как и кварков, у электрона тоже имеются старшие, более тяжелые собратья, и называются они мюоны и тау-лептоны (иногда таоны).
Стоит отметить, что все частицы старших поколений являются нестабильными и не замечены в повседневной жизни, за исключением космических лучей.
Все эти частицы могут превращаться более легкие версии благодаря слабому взаимодействию. Такие превращения включают в себя обмен несущими эту силу частицами: W и Z бозонами. В отличие от других переносчиков, эти обладают массой.
Все реакции, идущие через канал слабого взаимодействия, связаны образованием нейтрино - частиц, взаимодействующими с другими только с помощью слабого взаимодействия. Именно по этому их крайне тяжело засечь. Для этих целей строят огромные бассейны со специальными сцинтилляционными датчиками, способными отлавливать эти нейтрино. Благодаря этим исследованиям стало известно, что существует несколько видов нейтрино, связанных с электроном, мюоном и тау-лептоном.
Последняя частица стандартной модели была открыта относительно недавно - это бозон Хиггса. Согласно этой модели, благодаря полю бозонов Хиггса, все вышеописанные частицы обретают массу.
Но как я уже написал: стандартная модель не является моделью всего. Она не способна описать гравитацию - последнее фундаментальное взаимодействие. Так же ей не подвластна темная материя и темная энергия. Она не дает ответа, почему всего три поколения частиц и какова реальная связь между частицами и носителями фундаментальных взаимодействий.
Стандартная модель одновременно красиво и элегантно описывает окружающий нас мир, и содержит в себе большие загадки, ответ на которые нам даст лишь только время. Может быть, через некоторый промежуток времени выяснится, что и эти частицы можно разделить. Тогда возникнет необходимость создания новой структуры. Но стандартная модель не станет от этого ложной, она будет лишь не самым нижним уровнем абстракции. Ровно так же, как это происходило с молекулами - атомами - нуклонами.
Спасибо за внимание! Не забывайте ставить пальцы вверх и подписываться на канал. Дальше вас ждет еще больше интересного и познавательного контента! Всего вам доброго и до скорых встреч!