Вопросы, которые остаются открытыми

Помимо указаний на возможные пути объединения, стандартная модель, включающая квантовую хромодинамику и электрослабую теорию, поставила множество острых вопросов, подлежащих решению с помощью существующих и будущих ускорителей. Среди многих задач, стоящих перед учеными-экспериментаторами, — проблема детальной проверки предсказаний КХД. В следующем десятилетии понадобятся еше более мощные ускорители, чтобы можно было получать в достаточном количестве массивные И- и Z0- бозоны. Это позволит уточнить детали электрослабой теории. Но еще неизвестно, какие сюрпризы могут преподнести эти исследования. Самосо- гласованность и успехи экспериментальных предсказаний стандартной модели при изученных энергиях предполагают, однако, что для разрешения фундаментальных спорных вопросов необходимо сделать большой скачок по энергиям по сравнению с теми несколькими сотнями гигоэлект- ронвольт (1 ГэВ = 109 эВ), которые достижимы на самых мощных из ныне действующих ускорителей.

Несмотря на то что стандартная модель свободна от противоречий, она неполна (не все факты получили в ней объяснение). Модель не объясняет, почему у кварков и лептонов именно такие, а не иные массы. Не объясняется также и тот факт, что в некоторых случаях слабые взаимодействия нарушают «границы» между семейством частиц. Сам набор семейств также не получает объяснения. Почему должны существовать именно три соответствующих друг другу набора кварков и лептонов? Не может ли их быть больше?

Чтобы теория была полностью определенной, необходимы двадцать или более параметров. Значения этих параметров не объясняются в рамках стандартной модели. Сюда входят постоянные, определяющие интенсивность сильных, слабых и электромагнитных взаимодействий, массы кварков и лептонов, а также параметры, характеризующие взаимодействия хиггсовых бозонов. Кроме того, насчитывается по крайней мере 34 частицы, рассматриваемые как фундаментальные: 15 кварков (пять ароматов по три цвета в каждом), шесть лептонов, фотон, восемь глюонов, три промежуточных бозона и гипотетический хиггсов бозон. Если оценивать стандартную модель с точки зрения простоты, то она не является существенным шагом вперед по сравнению с представлениями, существовавшими в древности, согласно которым вещество состоит из четырех элементов — «земли», «воздуха», «огня» и «воды», взаимодействующих между собой посредством «любви» и «ненависти».

Полагаясь на исторический опыт, многие физики пытаются объяснить существующее многообразие тем, что фундаментальные по современным понятиям частицы могут состоять из комбинаций еще более мелких субчастиц.

В стандартной модели есть два особенно уязвимых места. Ни в отдельных теориях сильных и электромагнитных взаимодействий, ни в предложенных вариантах их объединения не принимается во внимание гравитация. Остается открытым вопрос, можно ли описать гравитацию в рамках квантовой теории и объединить ее с другими фундаментальными взаимодействиями. Другой основной недостаток стандартной модели касается бозона Хиггса. В электрослабой теории требуется существование хиг- гсова бозона, но не уточняется, как он должен взаимодействовать с другими частицами или какова хотя бы его масса (для нее известен только широкий интервал значений).

 

 

0 Коментариев

Вы можете быть первым =)

Оставить коментарий