Model Standardowy już nam nie wystarcza

Fizyka znalazła się na rozdrożu po 50 latach wysiłków mających na celu wyjście poza tzw. Model Standardowy. Magazyn Rutgers Today poprosił profesorów Sunila Somalwara i Scotta Thomasa z Wydziału Fizyki i Astronomii  na Rutgers University w New Jersey o omówienie tajemnic wszechświata. Badania Somalwara koncentrują się na eksperymentalnej fizyce cząstek elementarnych lub fizyce wysokich energii, która pokrótce polega na rozbijaniu cząstek w dużych akceleratorach, takich jak ten w CERN w Szwajcarii. Badania Scotta Thomasa koncentrują się z kolei na teoretycznej fizyce cząstek elementarnych.

Duet, który współpracuje przy eksperymentach, ale również inni fizycy z Rutgers – w tym Yuri Gershtein – przyczynili się w 2012 roku do odkrycia bozonu Higgsa  – subatomowej cząstki odpowiedzialnej za masę  całej materii i kluczowy element Modelu Standardowego.

Model

Model Standardowy to teoria, która powstała około 50 lat temu. Należałoby ją nazwać „najbardziej udaną teorią wszechczasów”, ponieważ jest triumfem ludzkiego intelektu. Wyjaśnia teoretycznie ale uwzględniając dużą ilość szczegółów, każdy pojedynczy eksperyment przeprowadzony kiedykolwiek w laboratorium. Trzeba dodać, że żaden eksperyment do tej pory nie kłóci się z tą teorią.  Teoria przewidywała istnienie i wzajemne oddziaływanie wielu różnych cząstek, z których wszystkie zostały już odkryte. Zwieńczeniem Modelu Standardowego było eksperymentalnie odkrycie bozonu Higgsa.

Fizycy stali się ofiarami własnego sukcesu: Mimo, że Model Standardowy jest tak skuteczny, nie odpowiada on na niektóre z pytań, które wciąż mamy. Potwierdzenie istnienia cząstki Higgsa daje odpowiedzi na wiele pytań, ale ciągle istnieją problemy, których nie daje się rozwiązać w ramach Modelu Standardowego . Znajdujemy się więc na rozdrożu w trwającym od  50 lat poszukiwaniu teorii wszystkiego.

Pytania

Na jakie pytania wciąż szukamy odpowiedzi? Sunil Somalwar wskazuhe, że  Model Standardowy przewiduje mówi, że materii i antymaterii powinno być mniej więcej tyle samo. Ale po Wielkim Wybuchu około 13,8 miliarda lat temu, ilość antymaterii spadła praktycznie do zera. Jest wielką tajemnicą, co stało się z całą antymaterią. Dlaczego neutrina są tak lekkie? Czy cząstka bozonów Higgsa jest jedna, czy też istnieje zbiór bozonów Higgsa? Istnieją przypuszczenia oparte na dobrych podstawach mówiące, że bozon Higgsa nie jest jedyny, że istnieje wiele jego odmian.

Czego szukamy

Sunil Somalwar: szukam śladów ciężkich cząstek, które mogły istnieć po  Wielkim Wybuchu. Te cząstki już nie istnieją, ponieważ ulegają rozpadowi. Są bardzo niestabilne. Mogłoby to wyjaśnić, dlaczego neutrina są tak lekkie i dlaczego praktycznie zniknęła cała antymateria, ale nie zniknęła całą materia.

Scott Thomas: Próbuję zrozumieć fizykę leżącą u podstaw pola Higgsa w teorii modelu standardowego, które musi zawierać co najmniej jedną cząstkę – bozon Higgsa. To pole jest bardzo ważne, ponieważ określa wielkość atomów i masę cząstek elementarnych. Fizyka leżąca u podstaw pola Higgsa blokuje zrozumienie fizyki bardziej fundamentalnej. Czy są inne rodzaje cząstek Higgsa? Jakie są ich oddziaływania i jakie mają właściwości? Takie rozważania mogą doprowadzić do znalezienie teoretycznej struktury, która leży u podstaw Modelu Standardowego.

  • 29
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Dodaj komentarz