Стандартная модель и бозон Хиггса по простому
Из курса школьной физики мы знаем, что все что нас окружает, предметы, растения, животные, планеты, звезды, то есть физические тела, состоят из веществ, вещества молекул, молекулы из атомов, в центре атома находится ядро из нейтронов и протонов, вокруг которого вращаются электроны. А что же дальше? Дальше - самое интересное! Стандартная модель элементарных частиц. Она включает в себя 11 простейших частиц, которые составляют наш мир. Абсолютно все! Все атомы, молекулы, вещества, всю материю, а также свет, радиоволны. Давайте же разберемся, что же это за частицы, какую роль выполняет каждая из них, и как вообще все это работает!
Вернемся к нашему ядру атома. Как уже сказали, оно состоит из протонов и нейтронов. Но, каждая из этих частиц состоит из еще более мелких - кварков. Всего выделяют 6 кварков, вот они:
Не удивляйтесь таким странным названием, которые им даны, видимо ученый, наименовавший кварки, любил фэнтэзи).
Кварки делятся на верхние и нижние. Отличие между ними заключается в зарядах, которые они имеют. Протон, состоит из одного нижнего, и двух верхних кварков, нейтрон наоборот, из двух нижних, и одного верхнего. Это и обуславливает наличие электрического заряда у протона, и отсутствие его у нейтрона.
С кварками познакомились, теперь взглянем на лептоны, другой класс частиц стандартной модели. Лептонов, как и кварков тоже 6. Выделяют следующие лептоны: электрон, мюон, тау-частица. Эти три лептона имеют отрицательные электрические заряды, у каждого из них есть брат: электронное нейтрино, мюонное нейтрино, и тау-нейтрино. Нейтрино являются самыми мельчайшими частицами из всей Стандартной модели и не имеют заряда.
Кварки и лептоны получили общее название фермионов. Фермионы это то, из чего состоят атомы, молекулы и все вещества, все, что мы можем увидеть. Но для того, чтобы они могли соединятся в эти сложные соединения, взаимодействовать и изменятся, вообще, составлять наш мир таким, каким мы его видим, им нужны бозоны. Это совершенно иной тип элементарных частиц. Бозоны нельзя представить, почувствовать или увидеть. Однако без них, фермионы никогда бы не смогли создать галактики, звезды, нашу планету и нас с вами.
С помощью бозонов, происходит взаимодействие фермионов. Выделяют 4 типа взаимодействия: электромагнитное, сильное, слабое и гравитационное. Электромагнитное взаимодействие происходит с помощью фотонов, тех самых частиц, переносящих свет, сильное взаимодействие обеспечивается частицами глюонами. Благодаря глюонам кварки способны объединяться в протоны и нейтроны. Слабое взаимодействие - происходит благодаря W И Z бозонам, они обеспечивают обмен энергией между фермионами и даже позволяют им превращаться друг в друга. Последний тип взаимодействия - гравитационное, то из за чего мы притягиваемся к Земле, а она к Солнцу и т.д. Проявляется на сверхмаштабах и обеспечивается частицами гравионнами, но с оговоркой - их существование еще не подтверждено экспериментально.
В нашей Стандартной модели остался последний элемент - бозон Хиггса. Его существование подтвердили всего 9 лет назад, и мы фактически являемся современниками великого открытия! Что же такое бозон Хиггса? Это частица, создающая и характеризующая массу для фермионов. Важно понимать, что такое масса и не путать ее с весом. Вес это просто давление одного тела на другое, например человек сел на стул, и пардон давит пятой точкой на него. Давление и будет называться весом. А масса тела это свойство, определяющее его инертность, то есть способность изменять свою скорость.
Ведь действительно, более тяжелым телам нужно больше ремени на разгон и остановку, чем более легким. Но как это связано с бозоном Хиггса? Дело в том, что наше пространство пронизано полем Хиггса, состоящем из соответствующих бозонов. Все фермионы взаимодействуют с этим полем, в результате приобретая массу. Чтобы это понять, можно представить фермион как человека бегущего по песку. А песок и есть поле Хиггса. Как песок препятствует бегу человека, похожим образом поле Хиггса ограничивает движение фермионов, создавая для них свойство массы.
Это трудно объяснить и понять, ведь мы никогда не видели и не можем почуствовать, представить это поле Хиггса, вообще узнали о нем совсем недавно. Поэтому для первого знакомства, такое объяснение я считаю вполне уместным.
Мы лишь слегка познакомились со Стандартной моделью, в ней еще полно чего есть, но об этом уже в других статьях. Изучайте мир, он так интересен, спасибо за внимание. ;)