Mistä kvarkit tehdään?

En voi vastustaa tätä hanhiäiti-lainausta:

Mistä pienet pojat on tehty?

Mistä pienet pojat tehdään?

Sammakot ja etanat,

Ja koiranpennut ”hännät;

Siitä pienet pojat tehdään .

Mistä pienet tytöt on tehty?

Mistä pienet tytöt on tehty?

Sokeri ja mauste,

Ja kaikki se on mukavaa;

Siitä pienet tytöt on tehty.

Sanot:

Joten atomit muodostuvat protoneista ja neutroneista, jotka muodostuvat kvarkeista. ja kysy: Mutta mistä nämä kvarkit tulevat? Mikä tekee niistä?

Mistä tiedämme, että atomit muodostuvat protoneista ja neutronista? Meillä on syvä joustamaton sironta , jotka osoittivat, että atomilla on kova ydin, joten ne eivät ole tasaisesti jakautunut aine. Sitten meillä on jaksollinen alkuaineiden taulukko, joka järjestää itsensä hyvin laskemaan protoneja ja neutroneja.

Mistä tiedämme, että protonit ja neutronit muodostuvat kvarkeista? Meillä on tuloksia huolellisista kokeista, jotka osoittivat meille jälleen kerran, että syvä joustamaton sironta osoittaa kovaa ydintä protonien ja neutronien sisällä. Vuorovaikutustuotteiden tutkimus järjesti hiukkaset ja resonanssit niin sanottuun vakiomalliin , ryhmittely ryhmään perheet , joilla on yksi yhteen-vastaavuus hypoteesin kanssa, jonka mukaan hadronit (protonineutronien resonanssit) koostuvat kvarkeista.

Mutta ei vain. Heillä on myös gluoneja, jotka pitävät kvarkit yhdessä vahvan vuorovaikutuksen vuoksi, ja gluoneja on nähty kokeellisesti , taas sirontakokeilla.

Tässä olemme nyt. LHC hajottaa protoneja protoneihin, ts. Kvarkkeihin kvarkeilla paljon suuremmilla energioilla kuin koskaan ennen, ja odotamme tuloksia. Teoreettinen tulkinta, jota kutsutaan standardimalliksi, niin onnistunut pienemmillä energioilla edellyttää, että kvarkit ovat alkeellisia. Gluonivaihteluista johtuen on vaikea nähdä, kuinka kova ydin saattaa esiintyä kvarkkarkarkkeroinnissa viemällä sipuli yhden tason matalammalle, ts. Kerro meille, että kvarkeilla on ydin. gluonit häiritsevät, jos SM-teoria on oikea korkealla energialla. Tällä hetkellä ei ole kokeellista viitteitä siitä, että kvarkit eivät ole alkeellisia.

Luonto on kuitenkin yllättänyt meidät aiemmin ja saattaa tehdä sen uudestaan, kun korkean energian leptonikvarkkihajontakokeet suunnitellaan ja toteutetaan tulevaisuudessa. . Luulen Feynmanin sanoneen: ”Jos haluat nähdä, mistä kello on tehty, se ei heitä yhtä kelloa toisen kellon päälle ja laske vaihdetta, joka lentää. Yksi ottaa ruuvimeisselin”. Leptonit, joilla on heikko vuorovaikutus, vastaavat ruuvimeisseliä.

Kvarkit eivät luultavasti ole mitään perustavanlaatuisempia. Ajatus siitä, että kaikki on tehtävä jostakin muusta, ei ole totta. Valoa ei tehdä mistään muusta, samoin kuin painovoimasta. Se, että atomeilla oli sisäisiä juttuja, oli ilmeistä, koska ne ovat sähköisesti neutraaleja ja silti sirottavat valoa määrätyillä taajuuksilla. Neutronit ja protonit pettivät ei-alkeellisen rakenteensa magneettisten momenttiensa ja liian voimakkaan sironnan vuoksi lyhyillä etäisyyksillä. Se on yleensä ilmeistä, kun hiukkanen on komposiitti.

Kvarkit taas ovat elektronien, valon, painovoiman sekä gluonien sekä W- ja Z-bosonien kanssa täysin alkeellisia. että niiden vuorovaikutusta kuvataan hyvin uudelleennormoitavissa olevassa kvanttikenttäteoriassa. Jos ne eivät ole alkeellisia, se on todennäköisesti asteikolla, jossa ne paljastuvat olevan merkkijonoteorian viritys, kvanttimusta aukko.

Yhdistettyjen standardimallifermionien mallit olivat mielenkiintoisia, koska ne voisivat selittää sukupolvet, toistuvat vakiomalliperheet. Jousiteoria antaa kuitenkin paljon luonnollisemman selityksen sukupolville kompaktien geometrian suhteen. Alarakenteelle ei ole todellista motivaatiota, vaikka ihmiset spekuloivatkin.

kommentit

• @BT ja Ron: Olen ’ siirtänyt kommentit kohtaan chat-huone , joten jos te kaksi todella haluatte jatkaa tätä suuntausta, tehkää se siellä, mutta pidä tätä muistutuksena siitä, että töykeys (esimerkkinä muutama muutettu kommentti) ) ei ole hyväksyttävä tällä sivustolla.

Tavallisena valtavirran vastauksena on pitää niitä perustekijöinä. Toinen standardi, mutta ei valtavirta, on se, että kutsumme yleensä ”preoneja” kvarkkien ja leptonien hypoteettisille komponenteille. Vakain – väitetysti – preoniteoria on Harari-Shupe, jota kutsutaan joskus nimellä ” rishon-teoria ”, mutta on muitakin.

Ilman preoneja merkkijonoteoria voisi olla myös vastaus, mutta ei kysymyksesi rivillä; kvarkit ja leptonit vastaisivat joitain merkkijonotiloja, joten ei ”valmistettu”, mutta ”sama kuin”. Vastaavasti Kaluza Klein -teoriassa: kvarkkien ja leptonien odotetaan olevan pakatun teorian erityistiloja. Tietenkin, tämä on jälleen valtavirta. Teoreetikot ovat myös ehdottaneet malleja, joissa tilat ovat riisoneja.

Keskitie, teillä voisi olla teorioita, jotka ehdottavat kvarkkien ja leptonien tuottamista geometrian ulkopuolella. Nämä teoriat huolestuttavat yleensä paljon painovoimaa.

Viimeisenä teillä on epätyypilliset teoriat. Minulla on yksi heistä, sBootstrap, ja epäilemättä siitä, että jotkut muut ihmiset aikovat vastata sinulle ehdottamalla suosittua teoriaansa.

kommentit

• Vaikka onkin hienoa saada nimi kvarkkien hypoteettisille ainesosille, ainoa hyödyllinen tarkoitus on toistaiseksi lauseessa kuten ” Preonien olemassaolon kokeellinen rajoitus … ” . ” vakiintuneesta ” teoriasta puhuminen ilman vihjeitä todisteista on hieman optimistista.
• Äänestetty alaspäin: Ainoat mainitsemasi teoriat, joilla on todellista tukea fyysikoiden keskuudessa, ovat vakiomalli ja merkkijonoteoria. Vakiotilassa kvarkit ja leptonit ovat peruspistepartikkeleita, joissa ei ole ainesosia. Jousiteoria pitää niitä tärisevinä jousina, joissa taas ei ole sisäisiä ainesosia. Kaikki muu mainitsemasi on pohjimmiltaan vain hypoteettista spekulaatiota eikä todellista rakentavaa vakavan fysiikan teoriaa, joka voi tehdä ennusteita.
• No, saatat kuvitella, että merkkijonot on tehty merkkijonoista, joka on Charles Thornin suosima rakennus. mainostanut sitä. Kuten ketjun helmet, voit suunnitella heidän vuorovaikutuksensa siten, että niiden sidotut tilat vastaavat fyysisesti merkkijonoja, kun ’ olet valmis. Joka tapauksessa kysymys ei ole ’ täsmälleen syvä. ’ ei aina ole totta, että asiat tehdään jostakin perustavanlaatuisemmasta, ja se ’ on selvää, että kun pääsemme Planckiin ( fundamentaalinen) asteikko (tai sitä edeltävä), minkä tahansa uuden ” uusien asioiden koostumuksen ” on lopetettava, koska ’ eivät saa olla pienempiä kuin Planck-asteikko.
• Anna ’ kuitenkin huomata, että et voi upota preonimallit merkkijonoteoriaan. arxiv.org/abs/hep-th/0409146
• @FrankH, kyllä sanon ” ei valtavirtaa ”. Mielestäni sanamuotoni on ollut riittävän varovainen, mutta aiheuttaako sana ” vakiintunut ” tällaisen sekaannuksen myös ” epäilemättä ” ja ” ei valtavirtaa ” huomautus samassa kohdassa? Luuletko, että vastauksesta ei ole hyötyä? En myöskään ymmärrä, kuinka nämä teoriat eivät ole rakentavia eivätkä tee ennusteita. Sekoitatko niitä niihin, joita kutsun ” epätyypillisiksi ”, yleensä ei vertaisarvioiduissa lehdissä?

Haluan ensin korostaa, että kukaan ei tiedä mitä odottaa varmasti, kun koet pienemmissä ja pienemmissä pienemmät etäisyydet (tai suuremmilla energioilla) tähän asti alkeellisina pidettyinä alkeiskentinä: elektroni ( $ e ^ – $ ), elektroni-neutrino ( $ \ nu_e $ ), up-kvarkki ( $ u ^ {\ frac {+2} {3}}, $ ) ja alas-kvarkki ( $ d ^ {\ frac {-1} {3}} $ ) yhdessä toisen ja kolmannen sukupolvensa, massiivisen $ W ^ {+/-} $ ja $ Z ^ 0 $ (heikkojen voimankantajat voima), Higgs (selittävä massa) ja hypoteettinen superraskainen X- ja Y-bosonit , jotka ( teoria ) mahdollistaa protonin hajoamisen ja sen sähkövaraus on $ + \ frac {4} {3} $ tai vastaavasti $ + \ frac {1} {3} $ .

Erittäin uskottava arvaus sisältyy kuitenkin Harariin ”s Rishon -teoria (joka on jo mainittu edellisessä vastauksessa), joka voi selittää kaikki reaktiot alkeiskenttien välillä (lukuun ottamatta niitä, joihin liittyy Higgs-kenttä). Vain kahdella -elementtikentällä T -rishon ja V-rishon, preoniteoria ei voi tulla taloudellisemmaksi (on mahdotonta rakentaa tähän mennessä tunnettuja alkeiskenttiä vain yhdestä -kenttä). Tämä on varmasti tyylikkäämpää kuin nykyään vallitseva alkeishiukkasten joukko. Nimen ”eleganssia”, koska jotkut fyysikot pitävät tätä argumenttina uusien ideoiden puolesta (muuten, En t).

Muita argumentteja tämän teorian puolesta:

• Protonin hajoaminen selitetään v helposti:

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

• Teorian mukaan aineen määrä on yhtä suuri kuin anti-aineen määrä

• Rishon-teorian mukaan heikko voima ei ole ”perustavanlaatuinen”, kuten ”vanha” vahva voima, jonka pionin ajateltiin aikanaan välittävän (verrattaessa $ W ^ {+/-} $ tai $ Z ^ 0 $ ) osoittautui jäännösvoimaksi, ja perustavanlaatuinen vahvan voiman tiedetään nyt välittävän massattomat gluonit.

Higgs-kentät ovat ei ole sijaa tässä teoriassa, joka näyttää olevan merkittävä takaisku, koska he voivat olla löydetty. Sanotaan, että tämän vuoksi kaikilla alkeiskentillä ei ole massaa. Molemmat riisonit ovat massattomia, mutta kun ne muodostavat sidotut tilat (ainoan tilan, jossa ne voivat olla), niin ehkä niiden välinen voima (hypervärigluonien välittämä) on niin suuri kuin pystyvät (huolimatta kulkemastaan valon nopeudesta) kanssa) pysyvät yhdessä ja muodostavat massiivisia peltoja. Jos on, mitä tehdä Higgs-kentälle? Ehkä siinä tapauksessa voimme käyttää tätä talousteoriaa estämään tämän jumalallisen hiukkaskentän olemassaolo. Kuten kirjoitin alla olevaan kommenttiin:

Minulle Higgs-mekanismi on melko keinotekoinen rakenne, ja siksi olen taipuvainen sanomaan, että todisteet Sillä Higgs on saastunut. Joten Rishonin teorian avulla voidaan estää Higgs-kentän olemassaolo.

Kommentit

• Mikä on todisteita siitä, että löydetty hiukkanen oli itse asiassa Higgsin bosoni? Onko Higgsin vuorovaikutus havaittu ehkä tai tyhjiöodotuksen arvo mitattu suoraan?
• Rishonin teorian valossa , Olen ’ m halukas sanomaan ei, ja todiste Higgistä on olemassa vain niiden mielissä, jotka noudattavat ajatusta Higgsin hiukkasesta Minulle Higgs-mekanismi on melko keinotekoinen rakenne, ja siksi olen ’ halukas sanomaan, että todisteet Higgistä ovat saastuneita. Joten Rishonin teoriaa voidaan käyttää eristä existen Higgien ce.
• Joten ei palautusta.
• Minun silmissäni ei todellakaan ole palautusta (vaikka kirjoitin sen), koska olen ’ m vakuuttunut siitä, että teoria on oikealla tiellä.
• Sähköheikkojen yhdistäminen näyttää luonnottomalta ja ongelmalliselta. Sähkömagneettinen voima perustuu U: han (1) hyvin selvästi, eikä mitään muuta tarvita.Jos heikon voiman teoria ei voi selviytyä yksin, ehkä tarvitsemme vain parempaa heikkoa teoriaa yhdistämisen sijaan. Ja jos hylkäämme tämän yhdistämisen, niin kenties käy selväksi, että minkään yhdistämistä ei tarvita ollenkaan. Joukot voivat olla täysin olemassa yksin olematta kaukaisia sukulaisia.

Mistä kvarkit koostuvat?

Emme tiedä mistä kvarkit koostuvat, ehkä se, että olemme koskettanut pohjaa täällä, tai sitä rakennetta ei ole vielä paljastettu.

Toistaiseksi LHC: n tulokset rakenteen paljastamisessa – lukuun ottamatta Higgsin bosonin löytämistä – eivät ole olleet rohkaisevia. Ehkä nykyinen tekninen kykymme ei yksinkertaisesti ole merkin tasalla.

Palautetaan mieleen, että klassinen mekaniikka sai uutta vauhtia, kun Galileo katsoi teleskoopin läpi yötaivasta, ja mustan kehon säteilyn teoria Boltzmannin silloisen termodynaamisen teorian avulla antoi tuloksia kokeiden variaatioon nähden ja kehotti Planckia atomihypoteesin, eli kvanttihypoteesin, tuominen energiaan.

Ehkä meidän on yksinkertaisesti odotettava uutta teknistä kekseliäisyyttä, ennen kuin voimme käsitellä fysiikkaa asianmukaisesti SM: n ulkopuolella, ja tämä sen ulkoasulla, voisi olla jonkin verran odotusta.

Yksi tärkeimmistä nykyisistä kilpailijoiden kvarkkien selittämisestä on kuitenkin merkkijonoteoria; Itse asiassa merkkijonoteoria syntyi ensin teoriana vahvasta voimasta eräänlaisena flux-putkena, joka liittää kvarkit ; On syytä huomauttaa, että kaikki teorian suuret harjoittajat varoittavat, että tämä teoria on erittäin spekulatiivista, kuten pitäisi odottaa, kun olemme niin kaukana hallituksesta, joka on suoraan kokeiltavissa.