ელემენტარული ნაწილაკების სტანდარტული მოდელი

ელემენტარული ნაწილაკების სტანდარტული მოდელი

 სტანდარტული მოდელი – ეს არის ელემენტარული ნაწილაკების აღნაგობისა და ურთიერთქმედების თანამედროვე თეორია, მრავალჯერ გადამოწმებული ექსპერიმენტებით. ეს თეორია მცირე რაოდენობის პოსტულატებს ეფუძნება და ელემენტარული ნაწილაკების სამყაროში მიმდინარე პროცესების თვისებათა თეორიული წინასწარმეტყველების საშუალებას იძლევა. ხშირ შემთხვევაში ეს წინასწარმეტყველებანი ექსპერიმენტულად მტკიცდება, ზოგჯერ უკიდურესად მაღალი სიზუსტითაც, თუ პრაქტიკა თეორიას არ დაემთხვა, სტანდარტული მოდელი გააფთრებული კამათის თემად იქცევა ხოლმე.

 სტანდარტული მოდელი – ეს არის საზღვარი, რომელიც ელემენტარული ნაწილაკების სამყაროში ერთმანეთისგან ყოფს სინამდვილესა და ჰიპოთეზებს. ექსპერიმენტების აღწერის საქმეში შთამბეჭდავი წარმატებების მიუხედავად, სტანდარტული მოდელი არ შეიძლება ჩაითვალოს ელემენტარული ნაწილაკების დასრულებულ, სრულფასოვან თეორიად. ფიზიკოსები დარწმუნებულნი არიან იმაში, რომ ის, მიკროსამყაროს აღნაგობის უფრო ღრმა თეორიის ნაწილი უნდა იყოს. რა თეორიაა ეს, ჯერჯერობით უცნობია. თეორეტიკოსებმა ასეთი თეორიის კანდიტატობის ბევრი მოდელი შეიმუშავეს, თუმცა მხოლოდ ექსპერიმეტი აჩვენებს, რომელი მათგანი ხსნის უკეთესად სამყაროს რეალურ სახეს. ამიტომ ეძებენ ფიზიკოსები ყველანაირ გადახრებს, ნაწილაკებს, ძალებსა თუ ეფექტებს, რომლებსაც სტანდარტული მოდელი არ წინასწარმეტყველებს. ზოგადად, ყველა ასეთ მოვლენას, მეცნიერები ”ახალ ფიზიკას” უწოდებენ. სწორედ ახალი ფიზიკის ძებნაა დიდი ადრონული კოლაიდერის უმთავრესი ამოცანა.
 სტანდარტული მოდელის ძირითადი კომპონენტები
 სტანდარტული მოდელის მუშა ინსტრუმენტია ველის კვანტური თეორია – თეორია, რომელიც კვანტურ მექანიკას ცვლის, სიჩქარეებზე, რომლებიც ახლოა სინათლის სიჩქარესთან. თეორიის მთავარი ობიექტები ელემენტარული ნაწილაკები კი არ არიან, როგორც კლასიკურ მექანიკაში, ან ”ნაწილაკი-ტალღები”, როგორც კვანტურ მექანიკაში, არამედ კვნტური ველები: ელექტრონული, მიუონური, ელექტრომაგნიტური , კვარკული და ა.შ. ვაკუუმი, ცალკეული ნაწილაკები, უფრო რთული წარმონაქმნები, რომლებიც არ შეიძლება ერთეულ ნაწილაკებამდე დავიყვანოთ – ყველაფერი ეს აღიწერება როგორც ველების განსხვავებული მდგომარეობები. როცა ფიზიკოსები იყენებენ სიტყვა ”ნაწილაკს”, გულისხმობენ სწორედ ამ მდგომარეობებს და არა ცალკეულ ნაწილაკებს.
 სტანდარტული მოდელი თავის თავში შემდეგ ძირითად ინგრედიენტებს აერთიანებს:
. მატერიის ფუნდამენტური ”სამშენებლო აგურები” – ლეპტონების ექვსი სორტი და კვარკების ექვსი სორტი. ყველა ეს ნაწილაკები ფერმიონები არიან ½ სპინით და სრულიად ბუნებრივად სამ თაობებად არიან ორგანიზებულნი. მრავალრიცხოვანი ადრონები – შედგენილი ნაწილაკები, მონაწილეობენ ძლიერ ურთიერთქმედებაში – შედგებიან კვარკებისგან, სხვა და სხვა კომბინაციებით.
. სამი ტიპის ძალა, მოქმედი ფუნდამენტურ ფერმიონებს შორის – ელ.მაგნიტური, სუსტი და ძლიერი. სუსტი და ელ.მაგნიტური ურთიერთქმედება ერთიანი ელექტროსუსტი ურთიერთქმედების ორი მხარეა. ძლიერი ურთიერთქმედება ცალკე დგას, სწორედ ის აკავშირებს კვარკებს ადრონებად.
. ყველა ეს ძალა კალიბრული პრინციპით აღიწერება – თეორიაში ისინი ”ძალდატანებით” არ არიან შეტანილი, არამედ თითქოს თავისთავად ჩნდებიან, განსაზღვრული გარდაქმენის დროს სიმეტრიულობის დაცულობის მოთხოვნის გამო. სიმეტრიულობის ცალკეული სახეები ძლიერ და ელექტროსუსტ ურთიერთქმედებებს წარმოქნიან.
. მიუხედავად იმისა, რომ თვითონ თეორიაშია ელექტროსუსტი სიმეტრია, სამყაროში ის თავისთავად ირღვევა. ელექტროსუსტი სიმეტრიის დარღვევა – თეორიის აუცილებელი ელემენტი, სტანდარტული მოდელის ჩარჩოებში ეს დარღვევა ჰიგსის მექანიზმის ხარჯზე ხდება.
. კონსტანტების დაახლოებით ორი ათეულის რიცხვითი მნიშვნელობები: ფუნდამენტური ფერმიონების მასები, ურთიერთქმედებათა კავშირის კონსტანტების რიცხვითი მნიშვნელობები, რომლებიც მათ ძალას ახასიათებენ, ასევე ზოგიერთ სხვა სიდიდესაც. ყველა მათგანი, ერთხელ და სამუდამოდ, ექსპერიმენტულთან შედარებით მიიღება და შემდგომ გამოთვლებში აღარ ზუსტდება.
 გარდა ამისა, სტანდარტული მოდელი – ასე რომ ვთქვათ გადანორმირებადი თეორიაა, ანუ ყველა ეს ელემენტი მასში ისეთი თვითშეთნხმებული წესითაა შეტანილი, რომელიც გამოთვლათა საჭირო ხარისხით ჩატარების შესაძლებლობას იძლევა. ხშირად სასურველი ხარისხის სიზუსტის გამოთვლები გადაულახავი სირთულისაა ხოლმე, თუმცა ეს არა თვიონ თეორიის, არამედ ჩვენი გამოთვლითი შესაძლებლობების პრობლემაა.

elementarulebis stand modeli
სტანდარტული მოდელის ფუნდამენტური ნაწილაკები(Particle Zoo).

 რა შეუძლია და რა არ შეუძლია სტანდარტულ მოდელს
 სტანდარტული მოდელი – ეს, უმეტესად, აღმწერი თეორიაა. ის ბევრ შეკითხვაზე ვერ იძლევა პასუხს, დაწყებულს ”რატოდან”: რატომ არიან სწორედ ასეთი რაოდენობისა და სახის ნაწილაკები? საიდან გაჩდნენ ეს ურთიერთქმედებები? რატომ დასჭირდა ბუნებას ფერმიონების სამი თაობის შექმნა? რატომ არის მნიშვნელობათა მაჩვენებლები მაინც და მაინც ასეთი? გარდა ამისა, სტანდარტული მოდელი ბუნებაში დამზერად ბევრ მოვლენასაც ვერ ხსნის. კერძოდ, მასში არ არის ადგილი ნეიტრინოს მასისთვის და ბნელი მატერიის ნაწილაკებისთვის. სტანდარტული მოდელი არ ითვალისწინებს გრავიტაციას, უცნობია რა ემართება თეორიას ენერგიების პლანკურ მასშტაბებზე, როცა გრავიტაცია განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი ხდება.
 თუ სტანდარტულ მოდელს დანიშნულებისამებრ გამოვიყენებთ, ელემენტარული ნაწილაკების შეჯახებებით მიღებული შედეგების წინასწარმეტყველებისთვის, მაშინ ის, კონკრეტული პროცესის მიხედვით, გამოთვლათა სხვა და სხვა ხარისხის სიზუსტით ჩატარების საშუალებას იძლევა.
. ელ.მაგნიტური მოვლენებისთვის(ელექტრონთა გაბნევა, ენერგეტუკული დონეები) სიზუსტემ მემილიონედ და უფრო მაღალ მნიშვნელობას შეიძლება მიაღწიოს.
. ბევრი მაღალენერგეტიკული პროცესები, რომლებიც ელექტროსუსტი ურთიერთქმედების ხარჯზე მიმდინარეობენ, პროცენტზე ზუსტი მნიშვნელობით იანგარიშება.
. ყველაზე ცუდათ გამოთვლებს, არც თუ ისე მაღალ ენერგიებზე, ძლიერი ურთიერთქმედება ემორჩილება. ასეთი პროცესების გამოთვლის სიზუსტე ძლიერ ვარირებას განიცდის: ზოგჯერ ის რამდენიმე პროცენტს აღწევს, სხვა შემთხვევებში განსხვავებული თეორიული მიდგომით მიიღება პასუხები, რომლებიც ერთმანეთისგან რამდენიმეჯერ არიან განსხვავებულნი.
 აღსანისნავია, ის ფაქტი, რომ ზოგიერთი პროცესის სასურველი სიზუსტით გამოთვლა შეუძლებელია და ეს არ ნიშნავს, რომ ”ცუდი თეორიაა”. უბრალოდ ის ძალიან რთულია, არ არსებობს თანამედროვე მათემატიკური ხერხები, რომლებიც პროცესის ყველა შედეგებს მიადევნებდა თვალს.

 

Show Comments Hide Comments

კომენტარის დატოვება

თქვენი ელფოსტის მისამართი გამოქვეყნებული არ იყო. აუცილებელი ველები მონიშნულია *