Hvad er kvarker lavet af?

Jeg kan ikke modstå dette morgås citat:

Hvad er små drenge lavet af?

Hvad er små drenge lavet af?

Frøer og snegle,

Og hvalpehunde “haler;

Det er hvad små drenge er lavet af.

Hvad er små piger lavet af?

Hvad er små piger lavet af?

Sukker og krydderi,

Og alt det er dejligt;

Det er hvad små piger er lavet af.

Du siger:

Så atomer er dannet af protoner og neutroner, som er dannet af kvarker. og spørg: Men hvor kommer disse kvarker fra? Hvad gør dem?

Hvordan ved vi atomer er dannet af protoner og neutroner? Vi har dybe uelastiske spredninger , der viste, at atomer har en hård kerne, så de er ikke en ensartet fordelt sag. Derefter har vi det periodiske system med elementer, der organiserer sig godt og tæller protoner og neutroner.

Hvordan ved vi, at protoner og neutroner dannes ud fra kvarker? Vi har resultaterne fra omhyggelige eksperimenter, der endnu engang viste os, at dyb uelastisk spredning viser en hård kerne inde i protoner og neutroner. Undersøgelsen af interaktionsprodukterne organiserede partiklerne og resonanserne i det, der nu kaldes standardmodellen , en gruppering i familier , der har en til en korrespondance med hypotesen om, at hadronerne (protonneutronresonanser) er sammensat af kvarker.

Men ikke kun. De har også gluoner, der holder kvarkerne sammen på grund af den stærke interaktion, og gluonerne er set eksperimentelt igen med spredningseksperimenter.

Det er her, vi er nu. LHC spreder protoner på protoner, dvs. kvarker på kvarker ved meget højere energier end nogensinde før, og vi venter på resultater. Den teoretiske fortolkning kaldet Standardmodellen, så vellykket ved lavere energier forudsætter, at kvarkerne er elementære. På grund af gluonudvekslingerne er det svært at se, hvordan en hård kerne kan forekomme i kvarkkvarkspredning for at tage løg et niveau lavere, dvs. fortæl os, at kvarkerne har en kerne.

Selv i neutrino-kvarkspredning gluonerne vil blande sig, hvis SM-teorien er korrekt ved høje energier. I øjeblikket er der ingen eksperimentel indikation af, at kvarkerne ikke er elementære.

Naturen har dog overrasket os før og muligvis gør det igen, når eksperimenter med spredning af leptonkvark med høj energi er designet og udført i fremtiden . Feynman tror jeg havde sagt: “at se, hvad et ur er lavet af, kaster ikke et ur på et andet ur og tæller gearene, der flyver. Man tager en skruetrækker”. Leptoner med deres svage interaktioner svarer til skruetrækkeren.

Kvarker er sandsynligvis ikke lavet af noget mere grundlæggende. Tanken om, at alt skal være lavet af noget andet, er ikke sand. Lys er ikke lavet af noget andet, heller ikke tyngdekraften. At atomer havde interne ting i gang var åbenlyst, fordi de er elektrisk neutrale og alligevel spreder lys ved bestemte magiske frekvenser. Neutroner og protoner forrådte deres ikke-elementære struktur på grund af deres magnetiske øjeblikke og for stærk spredning på korte afstande. Det er normalt indlysende, når en partikel er sammensat.

Kvarkerne på den anden side sammen med elektronerne, lyset, tyngdekraften og gluonerne og W- og Z-bosoner er helt elementære i den forstand at deres interaktioner er beskrevet godt af en renormaliserbar kvantefeltsteori. Hvis de ikke er elementære, er det sandsynligvis i en skala, hvor de afsløres at være en strengteori-excitation, et kvantesort hul.

Modeller af sammensatte standardmodelfermioner var interessante, fordi de kunne forklare fænomenet generationer, de gentagne standardmodelfamilier. Men strengteori giver en meget mere naturlig forklaring på generationer med hensyn til komprimeringens geometri. Der er ingen reel motivation for underkonstruktion, selvom folk spekulerer.

Kommentarer

• @BT og Ron: Jeg ‘ har flyttet kommentarerne til et chatrum , så hvis I to virkelig vil fortsætte i denne retning, gør det der, men betragt dette som en påmindelse om uhøflighed (som eksemplificeret ved et par af de flyttede kommentarer ) er ikke acceptabelt på dette websted.

Det almindelige almindelige svar er at betragte dem som grundlæggende. Et andet standard, men ikke almindeligt svar, er, at vi generisk kalder “præoner” til de hypotetiske komponenter i kvarker og leptoner. Den mest stabile pre-teori er Harari-Shupe, undertiden benævnt “ rishon theory “, men der er andre.

Uden præoner kan strengteori også være et svar, men ikke i linjen i dit spørgsmål; kvarker og leptoner svarer til nogle strengtilstande, så ikke “lavet af”, men “samme som”. Ligeledes i Kaluza Klein-teorien forventes kvarker og leptoner at være specielle tilstande i den komprimerede teori. Selvfølgelig er dette igen mainstream. Teoretikere har også foreslået modeller, hvor staterne er Rishons.

Midtvejs kan du have de teorier, der foreslår at producere kvarker og leptoner ud af geometri. Disse teorier bekymrer sig normalt meget om tyngdekraften.

Endelig har du de ikke-standardiserede teorier. Jeg har selv en af dem, sBootstrap, og ingen tvivl om, at nogle andre mennesker har til hensigt at svare dig ved at foreslå deres favoriserede teori.

Kommentarer

• Selvom det er rart at have et navn til de hypotetiske bestanddele af kvarker, er det eneste nyttige formål endnu i sætning som ” Den eksperimentelle grænse for eksistensen af præoner … ” . At tale om en ” etableret ” teori i fravær af et antydning af bevis er lidt optimistisk.
• Nedstemt: De eneste teorier, som du har nævnt, og som har reel støtte blandt fysikere, er standardmodellen og strengteorien. Standardtilstanden betragter kvarker og leptoner som elementære punktpartikler uden bestanddele. Strengteori betragter dem som vibrerende strenge, igen uden interne bestanddele. Alt andet, du nævnte, er i det væsentlige kun hypotetisk spekulation og ikke en ægte konstruktiv seriøs fysikteori, der kan forudsige.
• Nå, du kan forestille dig, at strenge er lavet af strengbits, en konstruktion populær hos Charles Thorn, som fremmet det. Ligesom perler i en kæde kan du designe deres interaktioner, så deres bundne tilstande vil være fysisk ækvivalente med strenge, når du ‘ er færdig. Under alle omstændigheder er spørgsmålet ikke ‘ t nøjagtigt dybt. Det ‘ er ikke altid sandt, at tingene er lavet af noget mere grundlæggende, og det ‘ er klart, at når vi kommer til Planck ( grundlæggende) skala (eller før det), enhver yderligere ” sammensætning af nye ting ” skal slutte, fordi der kan ‘ t være ting, der er mindre end Planck-skalaen.
• Lad alligevel ‘ s bemærke, at du kan integrere præonmodeller i strengteori. arxiv.org/abs/hep-th/0409146
• @FrankH, ja jeg siger ” ikke mainstream “. Jeg synes, min ordlyd har været omhyggelig nok, men fremkalder ordet ” etableret ” sådan forvirring, selv med en ” uden tvivl ” og en ” ikke mainstream ” bemærkning i samme parragraf? Tror du, at svaret ikke er nyttigt? Jeg forstår heller ikke, hvordan disse teorier ikke er konstruktive og ikke forudsiger. Forveksler du dem med dem, jeg kalder ” ikke-standard “, normalt ikke i referencedagbøger?

Lad mig først understrege, at ingen ved, hvad de kan forvente med sikkerhed, når vi undersøger mindre og mindre mindre afstande (eller ved højere energier) indtil nu som elementære betragtede elementære felter: elektronen ( $ e ^ – $ ), elektronneutrinoen ( $ \ nu_e $ ), up-quark ( $ u ^ {\ frac {+2} {3}}, $ ) og down-quark ( $ d ^ {\ frac {-1} {3}} $ ) sammen med deres anden og tredje generation, den massive $ W ^ {+/-} $ og $ Z ^ 0 $ (styrkerne af de svage kraft), Higgs (forklarer masse) og de hypotetiske superhøje X- og Y-bosoner , som (ifølge teori ) gør det muligt for protonen at henfalde og har en elektrisk ladning på $ + \ frac {4} {3} $ resp. $ + \ frac {1} {3} $ .

Et meget sandsynligt gæt er dog indeholdt i Harari “s Rishon teori (som allerede er nævnt i et tidligere svar), som kan tegne sig for alle reaktioner mellem elementære felter (undtagen dem, der involverer Higgs-feltet). Med kun to elementære felter, T -rishon og V-rishon, en preon-teori kan ikke blive mere økonomisk (det er umuligt at konstruere de hidtil kendte elementære felter ud af bare en felt). Dette er bestemt mere elegant end mangfoldigheden af elementære partikler, der hersker i dag. Jeg navngiver “elegance”, fordi nogle fysikere betragter dette som et argument til fordel for nye ideer (forresten, Jeg ved det ikke.

Andre argumenter til fordel for denne teori:

• Protonets henfald forklares v gør det let:

  $ uud (= p) → d \ bar {d} (= \ pi ^ 0) + e ^ {+} $
  $ u + u → \ bar {d} + e ^ + $
  $ TTV + TTV → TVV + TTT $

• Teorien siger, at mængden af stof er lig med mængden af anti-stof

• Ifølge Rishon-teorien er den svage kraft ikke en grundlæggende, ligesom den “gamle” stærke kraft, der engang blev antaget at blive transmitteret af pionen (der skal sammenlignes med $ W ^ {+/-} $ eller $ Z ^ 0 $ ) viste sig at være en restkraft, og grundlæggende stærk kraft er nu kendt for at blive overført af masseløse gluoner.

Higgs-feltet (-erne) har intet sted i denne teori, som synes at være et stort tilbagefald, da de muligvis er blevet opdaget. Det siges, at på grund af dette vil alle elementære felter ikke have nogen masse. Begge rishoner er masseløse, men når de danner bundne tilstande (den eneste tilstand, de kan være i), er måske kraften (den, der formidles af hyperfarvede gluoner) mellem dem, den store, de kan (på trods af lysets hastighed, de rejser med) forblive sammen og danne massive marker. Hvis ja, hvad skal man gøre med Higgs-feltet? Nå, måske, i så fald kan vi bruge denne økonomiske teori til disproof eksistensen af dette forbandet partikelfelt. Som jeg skrev i kommentaren nedenfor:

For mig er Higgs-mekanismen en ret kunstig konstruktion, og derfor er jeg tilbøjelig til at sige, at beviset for Higgs er forurenet. Så man kan bruge Rishon-teorien til at fratage eksistensen af Higgs-feltet.

Kommentarer

• Hvad er beviset for, at den opdagede partikel faktisk var Higgs-bosonen? Er Higgs-interaktionen måske blevet observeret eller vakuumforventningsværdien direkte målt?
• I lyset af Rishon-teorien , Jeg ‘ er tilbøjelig til at sige nej, og at beviset for Higgs kun findes i hovedet på dem, der holder sig til idéen om, at en Higgs-partikel findes. For mig er Higgs-mekanismen en ret kunstig konstruktion, og derfor er jeg ‘ tilbøjelig til at sige, at beviset for Higgs er forurenet. Så man kan bruge Rishon-teorien til at deaktiver den eksisterende Higgs-ce.
• Så ingen throwback.
• I mine øjne er der faktisk ingen throwback (selvom jeg skrev det), fordi jeg ‘ m overbevist om, at teorien er på rette vej.
• Elektro-svag forening virker unaturlig og problematisk. Den elektromagnetiske kraft er meget tydeligt baseret på U (1) uden behov for andet.Hvis den svage kraftteori ikke kan overleve alene, har vi måske bare brug for en bedre svag teori i stedet for forening. Og hvis vi dropper denne forening, bliver det måske klart, at det slet ikke er nødvendigt at forene noget. Styrker kan eksistere helt alene uden at foregive at være fjerne slægtninge.

Hvad er kvarker lavet af?

Vi ved ikke, hvad kvarker består af, måske har vi rørt nederst her, eller den yderligere struktur skal endnu ikke afdækkes.

Indtil videre har resultaterne af LHC med at afdække yderligere struktur – bortset fra opdagelsen af Higgs-bosonen – ikke været opmuntrende. Det er måske, at vores nuværende teknologiske kapacitet simpelthen ikke er op til mærket.

Husk, at klassisk mekanik blev genoplivet, da Galileo kiggede gennem et teleskop på nattehimlen, og teorien om sort kropsstråling ved hjælp af den daværende termodynamiske teori fra Boltzmann gav resultater i afvigelse fra eksperimentet og fik Plancks ” introduktion af atomhypotesen i energi, dvs. kvantehypotesen.

Måske bliver vi simpelthen nødt til at vente på yderligere teknologisk opfindsomhed, før vi korrekt kan adressere fysik ud over SM, og dette ved udseendet af det, kunne være lidt ventetid.

En af de vigtigste nuværende kandidater til at forklare kvarker er imidlertid strengteori. Faktisk opstod strengteori først som en teori om den stærke kraft som en slags fluxrør, der forbandt kvarker ; det skal påpeges, som alle de store praktikere i teorien advarer om, at denne teori er yderst spekulativ, som man burde forvente, når vi er så langt væk fra et regime, der er direkte tilgængeligt for eksperimenter.