» » » » » » » Teste, predicţii şi provocări în Modelul Standard al fizicii particulelor

Teste, predicţii şi provocări în Modelul Standard al fizicii particulelor

Inside_the_CERN_LHC_tunnel

Modelul Standard a prezis existența bosonilor W și Z, gluonii, cuarcul top și cuarcul charm, înainte de a fi observate aceste particule. Proprietățile preconizate ale acestora au fost confirmate experimental cu o precizie bună.

Acceleratorul Large Electron-Positron de la CERN a testat diverse predictii despre dezintegrarea bosonilor Z, și le-a confirmat.

Deși Modelul Standard a avut un mare succes în explicarea rezultatelor experimentale, aceasta nu a fost acceptată ca o teorie completă a fizicii fundamentale. Acest lucru se datorează faptului că are două defecte importante:

  1. Modelul conține 19 parametri liberi, cum ar fi mase de particule, care trebuie să fie determinate experimental (plus alte 10 de mase neutrino). Acești parametri nu pot fi calculaţi în mod independent.
  2. Modelul nu descrie interacțiunea gravitațională.

De la completarea Modelul Standard, s-au făcut multe eforturi pentru a rezolva ambele probleme.

O încercare de a aborda prima problemă este cunoscută sub numele de marea unificare. Așa-numitele teorii ale marii unificări au emis ipoteza că grupele SU(3), SU(2), și U(1) sunt de fapt subgrupe ale unui singur grup de simetrie mare. La energii mari (cu mult dincolo de experimentele curente), simetria grupului de unificare este conservat. La energii joase, se reduce la SU(3)×SU(2)×U(1), printr-un proces cunoscut sub numele de rupere spontană de simetrie. Prima teorie de acest gen a fost propusă în 1974 de Georgi Glashow, folosind SU(5) ca grup de unificare. O caracteristică distinctivă a acestor teorii este că, spre deosebire de modelul standard, se prezice existenţa dezintegrării protonice. În 1999, observatorul neutrino Super-Kamiokande a raportat că nu a detectat descompunerea de protoni, stabilind o limită inferioară a vieţii de înjumătățire a protonilor de 6,7 × 1032 ani. Aceasta și alte experimente au falsificat numeroase teorii, inclusiv SU(5).

În plus, există motive cosmologice să se considere că Modelul Standard ar fi incomplet. În cadrul acestuia, materia si antimateria sunt simetrice. În timp ce preponderența materiei din univers poate fi explicată prin faptul că universul abia s-a născut, această explicație este considerată de cei mai mulți fizicieni ca puţin elegantă. În plus, Modelul Standard nu prevede niciun mecanism de a genera inflația cosmică, care se crede că a avut loc la începutul universului, o consecință a omisiunii gravitaţiei.

Prima abatere experimentală de Modelul Standard a fost constatată în 1998, atunci când Super-Kamiokande a publicat rezultate indicând oscilații ale neutrino. Acest lucru a presupus existența maselor neutrino non-zero, deoarece particulele lipsite de masă se deplaseze cu viteza luminii și astfel nu simt trecerea timpului.

Modelul Standard nu a acceptat neutrini masive, pentru că presupune existența doar a neutrinilor „cu helicitate de stânga”, care au spin aliniat în sens invers acelor de ceasornic pentru axa lor de mișcare. În cazul în care neutrinii au masă nenulă, ei călătoresc în mod necesar mai lent decât viteza luminii. Prin urmare, ar fi posibil să se „depășească” un neutrino, alegând un cadru de referință în care direcția de mișcare este inversată, fără a afecta spinul (făcându-l cu helicitate de dreapta).

De atunci, fizicienii au revizuit Modelul Standard, pentru a permite neutrinilor să aibă masă, ceea ce determină parametri suplimentaro liberi, în plus faţă de cei 19 iniţiali. Deşi produce confuzie, acest nou model este încă numit cu același nume ca și cel vechi: Modelul Standard.

O nouă prelungire a Modelului Standard poate fi găsită în teoria supersimetriei, care propune un masiv „partener” supersimetric pentru fiecare particulă din Modelul Standard convențional. Particulele supersimetrice au fost sugerate ca un candidat pentru a explica materia neagră.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *