Model standard

Reprezentarea modelului standard

Modelul standard (MS) este modelul care descrie trei dintre cele patru interacțiuni fundamentale cunoscute: interacțiunile puternice , electromagnetice și slabe (ultimele două unificate în interacțiunea electrolabă ) și toate particulele elementare conectate la acestea.

Bazat pe teoria câmpului cuantic , din punct de vedere matematic, este o teorie a gabaritului non- Abelian ( teoria Yang-Mills ), renormalizabilă și în concordanță cu relativitatea specială.

Predicțiile sale au fost verificate în mare măsură experimental cu o precizie excelentă și reprezintă modelul actual de referință teoretic al forțelor fundamentale . Cu toate acestea, prezintă diverse aspecte ale incompletitudinii; în special, neînțelegând interacțiunea gravitațională , pentru care nu există o teorie cuantică coerentă până în prezent, nu constituie acea teorie complet obiectivă a cunoașterii fizice.

fundal

Unificarea interacțiunilor electromagnetice și slabe în Modelul Standard se datorează lui Steven Weinberg și Abdus Salam , care în mod independent (în 1967 și 1968 ^[1] ^{[2], respectiv} ) au extins și finalizat o formulare timpurie de către Sheldon Glashow bazată pe teoria Yang - Morile cu grupul de gabarit SU (2) xU (1) ^[3] , care au întâmpinat dificultăți legate de introducerea directă a maselor bosonilor vector intermediari . Weinberg și Salam au integrat lucrarea lui Glashow cu propunerea lui Peter Higgs și a altora de a sparge simetria spontană a unui câmp scalar omniprezent ^[4] ^[5] ^[6] , ceea ce permite să dea naștere la masele tuturor particulelor descrise în model. După descoperirea la CERN a existenței curenților neutri slabi ^[7] ^[8] ^[9] ^[10] mediată de boson $Z$ ${\ displaystyle Z}$ $Z$ , așa cum a prezis teoria lor, Weinberg, Salam și Glashow au primit Premiul Nobel pentru fizică în 1979.

Modelul standard, așa cum a fost propus inițial, a fost limitat doar la leptoni . Quarkurile , a căror teorie începuse să fie dezvoltată în anii șaizeci, au fost ulterior introduse în model datorită unei lucrări cruciale din 1970 realizate de Glashow însuși, John Iliopoulos și Luciano Maiani , care au introdus un al patrulea quark, numit farmec , care avea același scop pentru a suprima puternic curenții care schimbă ciudățenia ( mecanismul GIM ). Odată cu descoperirea ulterioară a libertății asimptotice , la mijlocul anilor '70 s-ar putea spune că delimitarea modelului standard s-a încheiat.

Particulele elementare din modelul standard

Diagrama elementară a particulelor , cu cele trei generații de fermioni , bosoni gauge și bosonul Higgs

În modelul standard, particulele elementare sunt grupate în două tipuri principale pe baza statisticii pe care o respectă și, în consecință, a spinului :

Fermiuni , sau quarcuri și leptoni , cu rotire pe jumătate de număr întreg.

Toată materia obișnuită pe care o observăm în lumea macroscopică este alcătuită din quarks și leptoni: atomii sunt compuși dintr-un nucleu și unul sau mai mulți electroni , care sunt cei mai ușori dintre leptonii încărcați. Nucleul este la rândul său alcătuit din protoni și neutroni care sunt compuși fiecare din trei quarcuri.

Fermiunile sunt grupate în familii, trei pentru leptoni și trei pentru quark. Cele trei familii de leptoni cuprind fiecare o particulă încărcată (respectiv electron , muon și tau ) și un neutrino corespunzător. Spre deosebire de quarks, leptonii nu au nicio încărcare de culoare și, prin urmare, forța nucleară puternică nu are niciun efect asupra lor.

Cele trei familii de quarkuri au fiecare câte un quark de încărcare $+2/3$ ${\ displaystyle +2/3}$ $+2/3$ și unul de taxă $-1/3$ ${\ displaystyle -1/3}$ $-1/3$ . Cele mai ușoare quarks sunt sus ( u ) și jos ( d ), care combinate conform schemei uud formează protonul (de încărcare $+2/3+2/3-1/3=+1$ ${\ displaystyle + 2/3 + 2 / 3-1 / 3 = + 1}$ ${\ displaystyle + 2/3 + 2 / 3-1 / 3 = + 1}$ ), în timp ce sunt combinate în conformitate cu schema de ubd , formează neutronul (de încărcare $+2/3-1/3-1/3=0$ ${\ displaystyle + 2 / 3-1 / 3-1 / 3 = 0}$ ${\ displaystyle + 2 / 3-1 / 3-1 / 3 = 0}$ ).

Bosonii , cunoscuți și sub numele de bosoni vector sau bosoni gauge, deoarece existența lor este introdusă pe baza unui principiu de simetrie numit „ simetrie gauge ”, având spin întreg.

Bosonii par a fi particulele mediatoare ale interacțiunilor fundamentale : fotonul pentru interacțiunea electromagnetică , cei doi bosoni încărcați W și bosonul Z pentru interacțiunea slabă și gluonii pentru interacțiunea puternică .

În modelul standard se prevede, de asemenea, prezența a cel puțin unui boson Higgs , ^{[11] a} cărui masă nu a fost cuantificată de model și care a fost verificată prin cele două experimente ATLAS și CMS de la CERN în 2012 (vezi mai departe paragraful specific ).

Gravitonii , bosonii ipotetici considerați că mediază interacțiunea gravitațională într-o posibilă formulare cuantică, nu sunt luați în considerare în modelul standard. ^[12]

Cele trei generații de fermioni

Fermiunile pot fi grupate pe baza proprietăților lor de interacțiune de-a lungul a trei generații . Primul este compus din electroni , neutrini de electroni și quarcuri în sus și în jos ^[13] . Toată materia obișnuită este alcătuită, după cum am văzut, din electroni și quarcuri în sus și în jos . Particulele următoarelor două generații au o masă mai mare decât cele anterioare (din câte știm; pentru neutrini măsurătorile curente nu permit o măsurare directă a masei, ci doar a valorilor absolute ale diferențelor de masă) . Datorită masei lor mai mari, leptonii și quarcii din a doua și a treia familie (sau particulele alcătuite din ele) se pot descompune în particule mai ușoare formate din elemente din prima familie. Prin urmare, aceste particule sunt instabile și au o perioadă de înjumătățire scurtă.

Organizarea Fermions
	Prima generație		A doua generație		A treia generație
Quark	Sus	$tu$ ${\ displaystyle u}$ $tu$	Farmec	$c$ ${\ displaystyle c}$ $c$	Top	$t$ ${\ displaystyle t}$ $t$
Quark	Jos	$d$ ${\ displaystyle d}$ $d$	Ciudat	$s$ ${\ displaystyle s}$ $s$	Partea de jos	$b$ ${\ displaystyle b}$ $b$
Leptones	Neutrino electronic	$\nu _{e}$ ${\ displaystyle \ nu _ {e}}$ $\ nu _ {e}$	Neutrino muonic	$\nu _{\mu }$ ${\ displaystyle \ nu _ {\ mu}}$ $\ nu _ {\ mu}$	Neutrino tauonic	$\nu _{\tau }$ ${\ displaystyle \ nu _ {\ tau}}$ $\ nu _ {\ tau}$
Leptones	Electron	$Și$ ${\ displaystyle e}$ $Și$	Muon	$\mu$ ${\ displaystyle \ mu}$ $\ mu$	Tau	$\tau$ ${\ displaystyle \ tau}$ $\ tau$

Cuarcii posedă o încărcătură de culoare, ceea ce îi face supuși forței nucleare puternice și care este mediată de gluoni. După cum sa menționat deja, gluonii sunt la rândul lor înzestrați cu încărcare de culoare și pot interacționa unul cu celălalt. Din acest motiv și datorită valorii ridicate a constantei de cuplare puternice , forța puternică crește odată cu creșterea distanței și înseamnă că quarcii și gluonii nu pot fi observați niciodată liberi în materia obișnuită, ci doar combinați în stările în care au o încărcare de culoare totală zero. .

Stările de culoare neutră ale quarcurilor se numesc hadroni și sunt împărțite în barioni , de tip fermionic, compuși din trei quarkuri (cum ar fi neutroni și protoni) și mezoni , de tip bosonic, compuși dintr-o pereche quark-antiquark (cum ar fi ca pioni ). Masa totală a acestor particule o depășește pe cea a componentelor individuale datorită energiei de legare . Stările neutre de gluoni iau denumirea în engleză de glueball ( glueball ).

În plus față de aceste stări legate, au fost ipotezate așa-numitele stări „exotice”, constând din diferite combinații, cum ar fi tetraquark și pentaquark , dintre care, totuși, nu există dovezi experimentale definitive.

Unirea forțelor fundamentale

Același subiect în detaliu: Teoria Marii Unificări .

Diagrama interacțiunilor dintre particulele descrise de modelul standard.

Modelul standard reprezintă un exemplu de unificare a interacțiunilor fundamentale, deoarece interacțiunile electromagnetice și interacțiunile slabe sunt ambele manifestări diferite de energie scăzută ale unei singure interacțiuni numite forță electrolabă . Alte exemple de unificare au avut loc istoric:

Isaac Newton a atribuit atât căderea corpurilor, cât și mișcarea planetelor unei singure forțe de gravitație. Această unificare a luat numele de gravitație universală .
James Clerk Maxwell , cu ecuațiile sale, a unificat forțele electrice și magnetice într-o singură interacțiune electromagnetică. Această unificare descrie, de asemenea, undele electromagnetice , cum ar fi undele radio utilizate în telecomunicații, undele luminoase, razele X și razele gamma.

Mulți fizicieni ai particulelor cred că este posibilă o unificare și mai profundă a forțelor. De fapt, interacțiunea slabă și interacțiunea puternică sunt caracterizate prin două constante de cuplare distincte în modelul standard, dar extrapolarea lor la energii mari pare să indice o posibilă unificare.

Modelul standard nu înțelege gravitația, tratamentul căruia în relativitate generală nu este compatibilă cu mecanica cuantică până în prezent.

Principiul simetriei în modelul standard

Același subiect în detaliu: electrodinamica cuantică și cromodinamica cuantică .

La baza formulării modelului standard există un principiu de simetrie bazat pe teoria Yang-Mills . Simetria constă în invarianța teoriei sub transformări locale adecvate, numite transformări gauge . Invarianța gabaritului garantează consistența matematică și predictibilitatea teoriei, adică ceea ce este definit tehnic ca renormalizabilitate .

Interacțiunile fundamentale sunt reprezentate în grupul unitar SU (2) × U (1) × SU (3), format din produsul SU (2) × U (1) care descrie interacțiunile electromagnetice și slabe (unificate în interacțiune), cu SU (3) care descrie interacțiunile puternice. Descrierea interacțiunilor electromagnetice prin grupul U (1) se numește electrodinamică cuantică sau QED, în timp ce descrierea interacțiunilor puternice prin grupul SU (3) se numește cromodinamică cuantică sau QCD.

Fiecare grup considerat corespunde bosonilor vectoriali , care, după cum sa menționat deja, sunt mediatorii forțelor observate în natură și al căror număr depinde de cel al generatorilor , care este o proprietate matematică a grupului însuși. Subgrupului SU (2) × U (1) corespund fotonul , mediatorul interacțiunii electromagnetice și bosonii W (încărcați) și Z (neutri) , mediatori ai interacțiunii slabe, în timp ce subgrupului SU (3) corespund opt gluoni, înzestrați cu încărcare de culoare și din acest motiv supuși la rândul lor la forța puternică (spre deosebire de fotoni, care au sarcină electrică zero). Acest lucru poate fi legat de faptul că SU (3) este un grup non-Abelian . La fel se întâmplă și cu bosonii W și Z care pot interacționa între ei. Această proprietate a fost verificată experimental, în special la acceleratorul LEP de la CERN ^[14] ^[15] ^[16] .

Masa particulelor și mecanismul Higgs

Același subiect în detaliu: mecanismul Higgs .

Teoriile ecartamentului, prin ele însele, nu sunt capabile să descrie bosoni vectoriali cu masă , ceea ce ar face teoria non-renormalizabilă și, prin urmare, incoerentă din punct de vedere fizico-matematic. Acest lucru ar contrazice ceea ce se observă experimental despre bosonii slabi W și Z. Mecanismul de rupere spontană a simetriei subgrupului SU (2) × U (1) este totuși capabil să includă și bosonii masivi în modelul standard, introducând un boson suplimentar. , la rândul său masiv, bosonul Higgs. Mecanismul Higgs este, de asemenea, capabil să explice, dar nu să prezică cantitativ, masa fermionilor.

La 4 iulie 2012, s-a anunțat că cele două experimente ATLAS și CMS de la CERN au observat cu un grad ridicat de precizie (4,9 sigma pentru CMS și 5 sigma pentru Atlas) un nou boson cu o masă cuprinsă între 125 și 126 GeV și cu caracteristici compatibile cu Bosonul Higgs. Descoperirea a fost apoi confirmată oficial pe 6 martie 2013, în cadrul unei conferințe susținute de fizicienii CERN la La Thuile ^[17] .

Verificări și predicții

Modelul standard a prezis existența bosonilor W și Z, a gluonului, a vârfului și a quarcurilor de farmec înainte ca astfel de particule să fie observate. Mai mult, s-a verificat experimental că caracteristicile teoretice ale acestor particule sunt, cu o bună precizie, cele pe care le arată de fapt că au în natură.

Acceleratorul de electroni și pozitroni LEP de la CERN a testat și verificat multe previziuni ale modelului standard, în special asupra decăderilor bosonului Z. Unul dintre testele importante efectuate este confirmarea existenței a trei familii de neutrini ușori. ^[18]

Provocări la modelul standard

Deși modelul standard a avut un succes remarcabil în explicarea rezultatelor experimentale, acesta prezintă mai multe aspecte ale incompletitudinii, în special în următoarele puncte:

Conține 19 parametri liberi, cum ar fi masele particulelor și constantele de cuplare, care trebuie determinate experimental, dar masele nu pot fi calculate independent una de cealaltă, semn că sunt legate printr-o relație neprevăzută de model.
Nu înțelege interacțiunea gravitațională.
Nu furnizează masă pentru neutrini.
Nu prezice existența materiei întunecate

De la finalizarea modelului standard, s-au depus eforturi pentru a depăși aceste limitări și a-l transforma într-o teorie completă. O încercare de a depăși primul defect este cunoscută sub numele de marea unificare : așa-numitele GUT ( teoriile marii unificări ) urmăresc să unifice interacțiunea puternică și electrolabă și presupun că SU (3), SU (2) și U (1) sunt nimic mai mult decât subgrupuri ale unui alt grup de simetrie și mai mare. La energii mari (în afara scopului experimentelor efectuate) simetria grupului unificator este recuperată: la energiile inferioare este redusă la SU (3) × SU (2) × U (1) datorită unui proces cunoscut sub numele de ruptură spontană de simetrie . Prima astfel de teorie a fost propusă în 1974 de Georgi și Glashow , grupul SU (5) fiind grupul de unificare. O proprietate distinctivă a acestor GUT este că, spre deosebire de modelul standard, toate prevăd fenomenul de degradare a protonilor . În 1999, observatorul de neutrini Super-Kamiokande a stabilit că nu a observat niciodată o descompunere a protonului, stabilind astfel o limită inferioară a perioadei de înjumătățire ipotetică (înjumătățire) a protonului egală cu 6,7 × 10 ³² ani. Acest experiment și alte experimente au invalidat și aruncat numeroase teorii ale GUT, inclusiv cea bazată pe grupul SU (5). O posibilă indicație experimentală care susține o unificare a interacțiunilor este dată de evoluția constantelor de cuplare a celor trei grupe SU (3), SU (2) și U (1) pe măsură ce scara energetică crește (numită tehnic funcționare ) care evoluează în în așa fel încât constantele, extrapolate la energiile mari, tind să-și asume valori apropiate unele de altele. Cu toate acestea, convergența valorilor constantelor nu este exactă, ceea ce sugerează existența unor fenomene nedescoperite între scara energetică a masei și cea a marii unificări.

Includerea interacțiunii gravitaționale în modelul standard într-o așa-numită teorie a totul trece evident printr-o teorie, încă lipsă, care este capabilă să reconcilieze relativitatea generală cu mecanica cuantică . Unele încercări sunt în curs de desfășurare în acest sens ( teoria corzilor , supergravitatea și altele), care la rândul lor sunt încercate să încadreze într-un cadru teoretic mai larg numit teoria M.

Prima confirmare experimentală a abaterii de la formularea originală a modelului standard a venit în 1998, când experimentul Super-Kamiokande a publicat rezultate care indică o oscilație a neutrinilor între diferite tipuri; aceasta implică faptul că neutrinii au o masă diferită de zero. Modelul standard, pe de altă parte, prezice că neutrinii au masă zero și, prin urmare, se deplasează cu viteza luminii; în plus, presupune existența doar a neutrinilor stângaci, adică cu rotire orientată în direcția opusă direcției mișcării lor. Dacă neutrinii au o masă, viteza lor trebuie să fie mai mică decât cea a luminii și este posibil să existe neutrini dreptaci (de fapt, ar fi posibil să depășim un neutrin, alegând un sistem de referință în care direcția sa de mișcare este inversată fără a afecta rotirea sa, făcându-l astfel dreptaci). De atunci, fizicienii au revizuit Modelul Standard introducând o masă pentru neutrini, care a adăugat 9 parametri liberi suplimentari (3 mase, 3 unghiuri de amestecare și 3 faze) în plus față de 19 inițiale; acest nou model este încă numit Model standard, în ciuda modificărilor aduse.

Ipoteza materiei întunecate, care ar trebui să constituie majoritatea materiei existente în univers , derivă din diferite observații experimentale care indică efecte gravitaționale de mare amploare în absența materiei corespunzătoare, care poate fi observată direct cu mijloacele normale care exploatează interacțiunea electromagnetică. Nici o previziune asupra naturii unei astfel de chestiuni nu poate fi derivată din Modelul standard. O altă extensie a modelului, teoria supersimetriei (SUSY), propune un „însoțitor” suprasimetric masiv pentru fiecare particulă a modelului standard convențional și prezice existența particulelor grele stabile care au interacțiuni foarte slabe cu materia obișnuită. Astfel de particule au fost candidate pentru a explica materia întunecată, dar încă nu există date experimentale care să susțină teoria supersimetrică.

Lista particulelor din modelul standard

Bosoni ecartamentali :

Bosonii purtători :
- Fotonul , care mediază interacțiunea electromagnetică .
- Bosonii W și Z , care mediază forța nucleară slabă .
- Gluon , în opt tipuri diferite, care mediază forța nucleară puternică . Șase tipuri de gluoni sunt etichetați ca perechi de culoare și anti-culoare (de exemplu, un gluon poate purta roșu și anti-albastru ), în timp ce celelalte două sunt o combinație liniară de culoare și anti- culoare , formând cele trei roșu-anti- perechi roșii, albastru-anti-albastru și verde-anti-verde.
Bosoni scalari:
- Bosonul Higgs , care induce spargerea spontană a simetriei grupelor de gabarit și este responsabil pentru masa inerțială .

Nume	Simbol	Antiparticulă	Sarcină	A învârti	Masă ( GeV / c ² )	Interacțiuni	Puterea mediată
Foton	γ	se	0	1	0	nuclear slab și gravitațional	forța electromagnetică
Boson W	W ^±	W ^∓	± 1	1	80.4	slab nuclear , electromagnetic și gravitațional	forță nucleară slabă
Boson Z	Z ⁰	se	0	1	91.2	nuclear slab și gravitațional	forță nucleară slabă
Gluonă	g	se	0	1	0	energie nucleară puternică și gravitațională	forță nucleară puternică
Bosonul Higgs	H ⁰	se?	0	0	~ 125,5 ^[19] ^[20]	electro-slab și gravitațional	-

Fermioni elementari împărțiți pe generații (proprietățile particulelor stângaci sunt descrise prin convenție) : ^[21]

Prima generație
Nume	Simbol	Sarcină electric	Isospin slab	Hypercharge	Sarcină culoare *	Masă **
Electron	$e^{-}$ ${\ displaystyle e ^ {-}}$ $și ^ {-}$	$-1$ ${\ displaystyle -1}$ $-1$	$-1/2$ ${\ displaystyle -1/2}$ $-1/2$	$-1/2$ ${\ displaystyle -1/2}$ $-1/2$	$\mathbf {1}$ ${\ displaystyle \ mathbf {1}}$ ${\ mathbf {1}}$	511 keV / c ²
Pozitron	$e^{+}$ ${\ displaystyle e ^ {+}}$ $și ^ {+}$	$+1$ ${\ displaystyle +1}$ $+1$		$+1$ ${\ displaystyle +1}$ $+1$	$\mathbf {1}$ ${\ displaystyle \ mathbf {1}}$ ${\ mathbf {1}}$	511 keV / c ²
Neutrino electronic	$\nu _{e}$ ${\ displaystyle \ nu _ {e}}$ $\ nu _ {e}$		$+1/2$ ${\ displaystyle +1/2}$ $+1/2$	$-1/2$ ${\ displaystyle -1/2}$ $-1/2$	$\mathbf {1}$ ${\ displaystyle \ mathbf {1}}$ ${\ mathbf {1}}$	<2 eV / c ²
Quark up	$tu$ ${\ displaystyle u}$ $tu$	$+2/3$ ${\ displaystyle +2/3}$ $+2/3$	$+1/2$ ${\ displaystyle +1/2}$ $+1/2$	$+1/6$ ${\ displaystyle +1/6}$ $+1/6$	$\mathbf {3}$ ${\ displaystyle \ mathbf {3}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {3}}$	~ 3 MeV / c ² ***
Antiquark sus	${\bar {u}}$ ${\ displaystyle {\ bar {u}}}$ ${\ bar {u}}$	$-2/3$ ${\ displaystyle -2/3}$ $-2/3$		$-2/3$ ${\ displaystyle -2/3}$ $-2/3$	$\mathbf {\bar {3}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {\ bar {3}}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {\ bar {3}}}$	~ 3 MeV / c ² ***
Quark jos	$d$ ${\ displaystyle d}$ $d$	$-1/3$ ${\ displaystyle -1/3}$ $-1/3$	$-1/2$ ${\ displaystyle -1/2}$ $-1/2$	$+1/6$ ${\ displaystyle +1/6}$ $+1/6$	$\mathbf {3}$ ${\ displaystyle \ mathbf {3}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {3}}$	~ 6 MeV / c ² ***
Antiquark jos	${\bar {d}}$ ${\ displaystyle {\ bar {d}}}$ ${\ bar {d}}$	$+1/3$ ${\ displaystyle +1/3}$ $+1/3$		$+1/3$ ${\ displaystyle +1/3}$ $+1/3$	$\mathbf {\bar {3}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {\ bar {3}}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {\ bar {3}}}$	~ 6 MeV / c ² ***

A doua generație
Nume	Simbol	Sarcină electric	Isospin slab	Hypercharge	Sarcină culoare *	Masă **
Muon	$\mu ^{-}$ ${\ displaystyle \ mu ^ {-}}$ $\ mu ^ {-}$	$-1$ ${\ displaystyle -1}$ $-1$	$-1/2$ ${\ displaystyle -1/2}$ $-1/2$	$-1/2$ ${\ displaystyle -1/2}$ $-1/2$	$\mathbf {1}$ ${\ displaystyle \ mathbf {1}}$ ${\ mathbf {1}}$	106 MeV / c ²
Antimuone	$\mu ^{+}$ ${\ displaystyle \ mu ^ {+}}$ $\ mu ^ {+}$	$+1$ ${\ displaystyle +1}$ $+1$		$+1$ ${\ displaystyle +1}$ $+1$	$\mathbf {1}$ ${\ displaystyle \ mathbf {1}}$ ${\ mathbf {1}}$	106 MeV / c ²
Neutru muon	$\nu _{\mu }$ ${\ displaystyle \ nu _ {\ mu}}$ $\ nu _ {\ mu}$		$+1/2$ ${\ displaystyle +1/2}$ $+1/2$	$-1/2$ ${\ displaystyle -1/2}$ $-1/2$	$\mathbf {1}$ ${\ displaystyle \ mathbf {1}}$ ${\ mathbf {1}}$	<2 eV / c ²
Farmecul Quark	$c$ ${\ displaystyle c}$ $c$	$+2/3$ ${\ displaystyle +2/3}$ $+2/3$	$+1/2$ ${\ displaystyle +1/2}$ $+1/2$	$+1/6$ ${\ displaystyle +1/6}$ $+1/6$	$\mathbf {3}$ ${\ displaystyle \ mathbf {3}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {3}}$	~ 1,3 GeV / c ²
Farmecul Antiquark	${\bar {c}}$ ${\ displaystyle {\ bar {c}}}$ ${\ bar {c}}$	$-2/3$ ${\ displaystyle -2/3}$ $-2/3$		$-2/3$ ${\ displaystyle -2/3}$ $-2/3$	$\mathbf {\bar {3}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {\ bar {3}}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {\ bar {3}}}$	~ 1,3 GeV / c ²
Quark ciudat	$s$ ${\ displaystyle s}$ $s$	$-1/3$ ${\ displaystyle -1/3}$ $-1/3$	$-1/2$ ${\ displaystyle -1/2}$ $-1/2$	$+1/6$ ${\ displaystyle +1/6}$ $+1/6$	$\mathbf {3}$ ${\ displaystyle \ mathbf {3}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {3}}$	~ 100 MeV / c ²
Antiquark ciudat	${\bar {s}}$ ${\ displaystyle {\ bar {s}}}$ ${\ baruri}}$	$+1/3$ ${\ displaystyle +1/3}$ $+1/3$		$+1/3$ ${\ displaystyle +1/3}$ $+1/3$	$\mathbf {\bar {3}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {\ bar {3}}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {\ bar {3}}}$	~ 100 MeV / c ²

A treia generație
Nume	Simbol	Sarcină electric	Isospin slab	Hypercharge	Sarcină culoare *	Masă **
Tauone (sau tau )	$\tau ^{-}$ ${\ displaystyle \ tau ^ {-}}$ $\ tau ^ {-}$	$-1$ ${\ displaystyle -1}$ $-1$	$-1/2$ ${\ displaystyle -1/2}$ $-1/2$	$-1/2$ ${\ displaystyle -1/2}$ $-1/2$	$\mathbf {1}$ ${\ displaystyle \ mathbf {1}}$ ${\ mathbf {1}}$	1,78 GeV / c ²
Antitauone	$\tau ^{+}$ ${\ displaystyle \ tau ^ {+}}$ $\ tau ^ {+}$	$+1$ ${\ displaystyle +1}$ $+1$		$+1$ ${\ displaystyle +1}$ $+1$	$\mathbf {1}$ ${\ displaystyle \ mathbf {1}}$ ${\ mathbf {1}}$	1,78 GeV / c ²
Neutrin tauonic	$\nu _{\tau }$ ${\ displaystyle \ nu _ {\ tau}}$ $\ nu _ {\ tau}$		$+1/2$ ${\ displaystyle +1/2}$ $+1/2$	$-1/2$ ${\ displaystyle -1/2}$ $-1/2$	$\mathbf {1}$ ${\ displaystyle \ mathbf {1}}$ ${\ mathbf {1}}$	<2 eV / c ²
Top quark	$t$ ${\ displaystyle t}$ $t$	$+2/3$ ${\ displaystyle +2/3}$ $+2/3$	$+1/2$ ${\ displaystyle +1/2}$ $+1/2$	$+1/6$ ${\ displaystyle +1/6}$ $+1/6$	$\mathbf {3}$ ${\ displaystyle \ mathbf {3}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {3}}$	173 GeV / c ²
Top antiquark	${\bar {t}}$ ${\ displaystyle {\ bar {t}}}$ ${\ bar {t}}$	$-2/3$ ${\ displaystyle -2/3}$ $-2/3$		$-2/3$ ${\ displaystyle -2/3}$ $-2/3$	$\mathbf {\bar {3}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {\ bar {3}}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {\ bar {3}}}$	173 GeV / c ²
Fundul de quark	$b$ ${\ displaystyle b}$ $b$	$-1/3$ ${\ displaystyle -1/3}$ $-1/3$	$-1/2$ ${\ displaystyle -1/2}$ $-1/2$	$+1/6$ ${\ displaystyle +1/6}$ $+1/6$	$\mathbf {3}$ ${\ displaystyle \ mathbf {3}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {3}}$	~ 4,2 GeV / c ²
Fundul antiquark	${\bar {b}}$ ${\ displaystyle {\ bar {b}}}$ ${\ ghimpe}}$	$+1/3$ ${\ displaystyle +1/3}$ $+1/3$		$+1/3$ ${\ displaystyle +1/3}$ $+1/3$	$\mathbf {\bar {3}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {\ bar {3}}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {\ bar {3}}}$	~ 4,2 GeV / c ²
Notă: * - Aceste taxe nu sunt taxe abeliene normale care pot fi adăugate, ci valori proprii ale reprezentărilor grupului Lie . - Ce se înțelege în mod obișnuit prin masă rezultă dintr-o cuplare între un fermion stângaci și un dreptaci: de exemplu, masa unui electron derivă din cuplarea dintre un electron stângaci și un electron dreptaci, care este antiparticula unui pozitron stângaci. Neutrinii prezintă, de asemenea, o mare varietate în împerecherile lor de masă, motiv pentru care nu este corect să vorbim despre mase de neutrini în tipurile lor de bază sau să spunem că un neutrin de stângaci și un electroni de dreapta au aceeași masă, ca și tabelul pare să sugereze. ***** - Ceea ce a fost de fapt măsurat experimental sunt masele barionilor și hadronilor și diferite secțiuni transversale . Întrucât quark-urile nu pot fi izolate din cauza închiderii QCD . Să presupunem că cantitatea prezentată aici este masa quarkului la scara de renormalizare a tranziției de fază QCD. Pentru a calcula această cantitate, este necesar să construiți un model de rețea și să încercați să atribuiți diferite mase pentru quark până când le găsiți pe cele pentru care modelul se apropie cel mai bine de datele experimentale. Deoarece masele quark-urilor din prima generație sunt cu mult sub scara QCD, incertitudinile sunt foarte mari: modelele actuale QCD cu rețea par să sugereze că masele acestor quarks sunt semnificativ mai mici decât cele din tabel.

Notă

^ S. Weinberg, Un model de leptoni , Phys. Rev. Lett., 19 1264-1266 (1967).
^ A. Salam, Fizica elementară a particulelor: grupuri relativiste și analiticitate , editat de N. Svartholm, Al optulea simpozion Nobel , Stockholm, Almquvist și Wiksell, 1968, p. 367.
^ S. Glashow, Simetriile parțiale ale interacțiunilor slabe , Nucl. Phys., 22 , numărul 4, 579-588 (1961)
^ PW Higgs, Simetrii rupte, particule fără masă și câmpuri gauge , Phys. Lett., 12 , 132 (1964),
^ PW Higgs, Simetriile rupte și masele bosonilor ecartamentului , Phys. Rev. Lett., 13 508 (1964), paginile 321-323
^ Peter Higgs, omul din spatele bosonului
^ FJ Hasert și colab. , Căutarea împrăștierii elastice a electronilor muon-neutrino , Phys. Lett., 46B . pagină 121 (1973).
^ FJ Hasert și colab. , Fizic. Lett., 46B , p. 138, (1973).
^ FJ Hasert și colab. , Observarea interacțiunilor de tip neutrino fără muon sau electron în experimentul cu neutrino Gargamelle, Nucl. Phys., B73 , p. 1, (1974).
^ D. Haidt Descoperirea curenților neutri slabi , 2004, de la curierul CERN
^ estensioni del Modello standard, detti modelli non minimali, prevedono più bosoni di Higgs
^ ( EN ) The standard package , su public.web.cern.ch . URL consultato il 16 dicembre 2012 .
^ Per i nomi dei quark è praticamente in disuso la traduzione in italiano di quark su e giù
^ [0801.1235] Study of W boson polarisations and Triple Gauge boson Couplings in the reaction e+e- -> W+W- at LEP 2
^ [0706.2741] Study of Triple-Gauge-Boson Couplings ZZZ, ZZgam and Zgamgam at LEP
^ [hep-ex/9901030] Measurement of triple gauge WWgamma couplings at LEP2 using photonic events
^ Fonte: sito ANSA , consultato il 6 marzo 2013 alle ore 13.56 ( [1] ).
^ ( EN ) Particle Data Group: The number of light neutrino types from collider experiments ( PDF ), su pdg.lbl.gov .
^ ATLAS experiment presents latest Higgs search status , CERN, 13 dicembre 2011. URL consultato il 13 dicembre 2011 (archiviato dall' url originale il 6 gennaio 2012) .
^ CMS search for the Standard Model Higgs Boson in LHC data from 2010 and 2011 , CERN, 13 dicembre 2011. URL consultato il 13 dicembre 2011 .
^ W.-M. Yao et al . ( Particle Data Group ), Review of Particle Physics: Quarks ( PDF ), in Journal of Physics G , vol. 33, 2006, p. 1, DOI : 10.1088/0954-3899/33/1/001 .

Bibliografia

( EN ) G. t'Hooft. In Search of the Ultimate Building Blocks. Cambridge University Press, 2001. ISBN 978-0-521-57883-7
( EN ) W. Noel Cottingham e Derek A. Greenwood. An Introduction to the Standard Model of Particle Physics. Londra, Cambridge University Press, 1999. ISBN 978-0-521-58832-4
( EN ) F. Mandl e G. Shaw. Quantum Field Theory . ISBN 0-471-94186-7
( EN ) Y. Hayato et al. . Search for Proton Decay through p → νK ⁺ in a Large Water Cherenkov Detector . Physical Review Letters 83, 1529 (1999).
R. Oerter. La teoria del quasi tutto. Il Modello standard, il trionfo non celebrato della fisica moderna. 2006

Voci correlate

Altri progetti

Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su Modello standard

Collegamenti esterni

Modello standard , su sapere.it , De Agostini .
( EN ) Modello standard , su Enciclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
In SecondLife, il progetto "Scienza on the road" presenta molte discussioni sul Modello standard , su slurl.com .
( EN ) New Scientist story: Standard Model may be found incomplete , su newscientist.com .
( EN ) The Universe Is A Strange Place , a lecture by Frank Wilczek , su arXiv.org .
( EN ) Observation of the Top Quark at Fermilab , su www-cdf.fnal.gov .
Il Modello Standard, percorso in italiano - ScienzaPerTutti , su scienzapertutti.lnf.infn.it .
( EN )Particle Data Group , su pdg.lbl.gov .

Controllo di autorità	Thesaurus BNCF 54383 · LCCN ( EN ) sh91002552 · GND ( DE ) 4297710-1 · BNF ( FR ) cb123191834 (data)

Portale Elettromagnetismo

Portale Fisica

[1] S. Weinberg, Un model de leptoni , Phys. Rev. Lett., 19 1264-1266 (1967).

[2] A. Salam, Fizica elementară a particulelor: grupuri relativiste și analiticitate , editat de N. Svartholm, Al optulea simpozion Nobel , Stockholm, Almquvist și Wiksell, 1968, p. 367.

[3] S. Glashow, Simetriile parțiale ale interacțiunilor slabe , Nucl. Phys., 22 , numărul 4, 579-588 (1961)

[4] PW Higgs, Simetrii rupte, particule fără masă și câmpuri gauge , Phys. Lett., 12 , 132 (1964),

[5] PW Higgs, Simetriile rupte și masele bosonilor ecartamentului , Phys. Rev. Lett., 13 508 (1964), paginile 321-323

[6] Peter Higgs, omul din spatele bosonului

[7] FJ Hasert și colab. , Căutarea împrăștierii elastice a electronilor muon-neutrino , Phys. Lett., 46B . pagină 121 (1973).

[8] FJ Hasert și colab. , Fizic. Lett., 46B , p. 138, (1973).

[9] FJ Hasert și colab. , Observarea interacțiunilor de tip neutrino fără muon sau electron în experimentul cu neutrino Gargamelle, Nucl. Phys., B73 , p. 1, (1974).

[10] D. Haidt Descoperirea curenților neutri slabi , 2004, de la curierul CERN

[11] stensioni del Modello standard, detti modelli non minimali, prevedono più bosoni di Higgs

[12] ( EN ) The standard package , su public.web.cern.ch . URL consultato il 16 dicembre 2012 .

[13] Per i nomi dei quark è praticamente in disuso la traduzione in italiano di quark su e giù

[14] [0801.1235] Study of W boson polarisations and Triple Gauge boson Couplings in the reaction e+e- -> W+W- at LEP 2

[15] [0706.2741] Study of Triple-Gauge-Boson Couplings ZZZ, ZZgam and Zgamgam at LEP

[16] [hep-ex/9901030] Measurement of triple gauge WWgamma couplings at LEP2 using photonic events

[17] Fonte: sito ANSA , consultato il 6 marzo 2013 alle ore 13.56 ( [1] ).

[18] ( EN ) Particle Data Group: The number of light neutrino types from collider experiments ( PDF ), su pdg.lbl.gov .

[ATLAS-13Dec2011-19] ATLAS experiment presents latest Higgs search status , CERN, 13 dicembre 2011. URL consultato il 13 dicembre 2011 (archiviato dall' url originale il 6 gennaio 2012) .

[20] CMS search for the Standard Model Higgs Boson in LHC data from 2010 and 2011 , CERN, 13 dicembre 2011. URL consultato il 13 dicembre 2011 .

[21] W.-M. Yao et al . ( Particle Data Group ), Review of Particle Physics: Quarks ( PDF ), in Journal of Physics G , vol. 33, 2006, p. 1, DOI : 10.1088/0954-3899/33/1/001 .

[1]

[2], respectiv

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11] a

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

V · D · M Teoria quantistica dei campi
Diagramma di Feynman · Storia della teoria quantistica dei campi
Premesse	Teoria di gauge · Teoria dei campi · Simmetria di Poincaré · Meccanica quantistica · Rottura spontanea di simmetria · Effetto Casimir
Simmetria in fisica	Crossing · Coniugazione di carica · Parità · Simmetria temporale
Strumenti	Anomalia · Teoria di campo efficace · Valore di aspettazione · Ghost di Faddeev-Popov · Diagramma di Feynman · Formula di riduzione LSZ · Funzione di partizione · Propagatore · Quantizzazione · Rinormalizzazione · Regolarizzazione · Vuoto quantistico · Teorema di Wick · Assiomi di Wightman
Equazioni	Equazione di Dirac · Equazione di Klein-Gordon · Equazione di Proca · Equazione Wheeler-DeWitt
Modello standard	Interazione elettrodebole · Meccanismo di Higgs · Cromodinamica quantistica · Elettrodinamica quantistica · Teoria di Yang-Mills
Teorie incomplete	Gravità quantistica · Teoria delle stringhe · Supersimmetria · Technicolor · Teoria del tutto
Scienziati	Bethe · Bogoljubov · Callan · Coleman · DeWitt · Dirac · Dyson · Fermi · Feynman · Fierz · Fröhlich · Gell-Mann · Goldstone · Gross · Haag · 't Hooft · Jackiw · Klein · Landau · Lee · Lehmann · Majorana · Nambu · Parisi · Poljakov · Salam · Schwinger · Skyrme · Stueckelberg · Symanzik · Tomonaga · Veltman · Weinberg · Weisskopf · Wightman · Wilson · Witten · Yang · Yukawa · Wilczek · Zimmermann