Din ce sunt făcute quarkurile?

Nu pot rezista acestui citat mama gâscă:

Din ce sunt făcuți băieții mici?

Din ce sunt făcuți băieții?

Broaște și melci,

Și cozile câinilor;

De aceea sunt făcuți băieții mici din.

Din ce sunt făcute fetele?

Din ce sunt făcute fetele?

Zahar și condimente,

Și toate asta e frumos;

Din asta sunt făcute fetele.

Spuneți:

Deci, atomii sunt formați din protoni și neutroni, care sunt formați din quarcuri. și întrebați: Dar de unde provin acești quarks? Ce le face?

Cum știm că atomii sunt formați din protoni și neutroni? Avem împrăștieri inelastice profunde care au arătat că atomii au un nucleu dur, deci nu sunt o materie uniform distribuită. Apoi avem tabelul periodic al elementelor care se organizează bine numărând protoni și neutroni.

De unde știm că protonii și neutronii sunt formați din quarcuri? Avem rezultatele experimentelor minuțioase care ne-au arătat încă o dată că împrăștierea inelastică profundă prezintă un nucleu dur în interiorul protonilor și neutronilor. Studiul produselor de interacțiune a organizat particulele și rezonanțele în ceea ce se numește acum model standard , o grupare în familii care au o corespondență unu la unu cu ipoteza că hadronii (rezonanța protonilor neutroni) sunt compuși din quarcuri.

Dar nu numai. Au, de asemenea, gluoni care țin unii quark-uri datorită interacțiunii puternice, iar gluonii au fost văzuți experimental , din nou cu experimente de împrăștiere.

Aici ne aflăm acum. LHC împrăștie protoni pe protoni, adică quarks pe quarks la energii mult mai mari decât până acum și așteptăm rezultate. Interpretarea teoretică numită Modelul Standard, atât de reușită la energiile inferioare, presupune că quarcii sunt elementari. Datorită schimburilor de gluoni, este greu de văzut cum ar putea apărea un nucleu dur în împrăștierea quark-ului quark pentru a lua ceapa cu un nivel mai jos, adică spune-ne că quark-urile au un nucleu.

Chiar și în dispersia quarkului neutrino gluonii vor interfera, dacă teoria SM este corectă la energii mari. În momentul de față nu există nicio indicație experimentală că quark-urile nu sunt elementare.

Deși natura ne-a surprins înainte și ar putea să o facă din nou, odată ce experimentele de împrăștiere a quark-ului de lepton de mare energie sunt proiectate și realizate în viitor . Feynman cred că a spus: „pentru a vedea din ce este făcut un ceas, nu arunci un ceas pe alt ceas și numără uneltele care zboară. Se ia un șurubelniță”. Leptonii cu interacțiunile lor slabe sunt echivalentul șurubelniței.

Quarkurile probabil nu sunt făcute din nimic mai fundamental. Ideea că totul trebuie făcut din altceva nu este adevărată. Lumina nu este făcută din altceva, nici gravitația. Faptul că atomii au avut loc lucruri interne era evident, deoarece sunt neutri din punct de vedere electric și totuși împrăștie lumina la frecvențe magice definite. Neutronii și protonii și-au trădat structura neelementară din cauza momentelor lor magnetice și a împrăștierii prea puternice la distanțe scurte. Este de obicei evident când o particulă este compusă.

Cuarcii, pe de altă parte, împreună cu electronii, lumina, gravitația și gluonii și bosonii W și Z sunt perfect elementari, în sensul că interacțiunile lor sunt descrise bine printr-o teorie câmp cuantică renormalizabilă. Dacă nu sunt elementare, este probabil la o scară în care se descoperă că sunt o excitație a teoriei șirurilor, o gaură neagră cuantică.

Modelele de fermioni ai modelului standard compozit au fost interesante deoarece ar putea explica fenomenul generații, familiile de modele standard care se repetă. Dar teoria corzilor oferă o explicație mult mai naturală a generațiilor, în ceea ce privește geometria compactificării. Nu există o motivație reală pentru substructură, chiar dacă oamenii speculează.

Comentarii

• @BT și Ron: Am ‘ am mutat comentariile în o sală de chat , deci dacă voi doi doriți cu adevărat să continuați în această direcție, faceți-o acolo, dar considerați acest lucru ca un memento al nepoliticii (după cum exemplifică câteva dintre comentariile mutate ) nu este acceptabil pe acest site.

Răspunsul standard standard este de a le considera drept elemente fundamentale. Un alt răspuns standard, dar nu general, este că numim generic „preoni” la componentele ipotetice ale quarkurilor și leptonilor. Cea mai stabilă teorie a preonului – probabil – este Harari-Shupe, uneori denumită „ teoria rishon „, dar există și altele.

Fără preoni, teoria corzilor ar putea fi, de asemenea, un răspuns, dar nu în linia întrebării tale; quarcurile și leptonele ar fi echivalente cu unele stări de șir, deci nu „făcute din”, ci „la fel ca”. În mod similar, în teoria lui Kaluza Klein: se așteaptă că quarcii și leptonii să fie stări speciale ale teoriei compactificate. Desigur, din nou, acesta este mainstream-ul. Teoreticienii au propus, de asemenea, modele în care stările sunt Rison.

În mijloc, ați putea avea teorii care propun să producă quarcuri și leptoni din geometrie. Aceste teorii, de obicei, își fac griji mult despre gravitație.

În sfârșit, aveți teorii non-standard. Eu însumi am unul dintre ei, sBootstrap, și fără îndoială că alți oameni vor intenționa să vă răspundă propunându-le teoria preferată.

Comentarii

• Deși este frumos să ai un nume pentru componenții ipotetici ai quark-urilor, singurul scop util este încă în propoziții precum ” Limita experimentală a existenței preonilor … ” . A vorbi despre o teorie ” stabilită ” în absența unui indiciu de dovadă este puțin optimist.
• Votat în jos: singurele teorii pe care le-ați menționat care au un sprijin real în rândul fizicienilor sunt modelul standard și teoria șirurilor. Modul standard consideră quarkurile și leptonii ca particule punctiforme elementare fără constituenți. Teoria corzilor le consideră ca corzi vibrante, din nou fără constituenți interni. Orice altceva pe care l-ați menționat este în esență doar speculații ipotetice și nu o adevărată teorie constructivă a fizicii serioase care poate face predicții. a promovat-o. La fel ca mărgelele dintr-un lanț, le puteți proiecta interacțiunile astfel încât stările lor legate să fie echivalente fizic cu șirurile atunci când ‘ ați terminat. În orice caz, întrebarea nu este

Mai întâi, permiteți-mi să subliniez că nimeni nu știe la ce să ne așteptăm cu siguranță atunci când analizăm mai mici distanțe mai mici (sau la energii mai mari) până acum ca elementar considerat câmpuri elementare: electronul ( $ e ^ – $ ), electronul neutrino ( $ \ nu_e $ ), quark-ul ( $ u ^ {\ frac {+2} {3}}, $ ) și down-quark-ul ( $ d ^ {\ frac {-1} {3}} $ ), împreună cu a doua și a treia generație, masiva $ W ^ {+/-} $ și $ Z ^ 0 $ (purtătorii forței celor slabi forță), Higgs (masa explicativă) și ipoteticul supradimensionat bosonii X și Y , care (conform teoria ) permite protonului să se descompună și să aibă o sarcină electrică de $ + \ frac {4} {3} $ resp. $ + \ frac {1} {3} $ .

O presupunere foarte plauzibilă este conținută în Rishon (care a fost deja menționată într-un răspuns anterior), care poate explica toate reacții între câmpurile elementare (cu excepția celor care implică câmpul Higgs). Cu numai două câmpuri elementare, T -rishon și V-rishon, o teorie preonică nu poate deveni mai economică (este imposibil să construim câmpurile elementare până acum cunoscute din doar unul câmp). Acest lucru este cu siguranță mai elegant decât varietatea de particule elementare care prevalează în zilele noastre. Denumesc „eleganță” deoarece unii fizicieni consideră acest lucru ca un argument în favoarea noilor idei (apropo, Nu „.).

Alte argumente în favoarea acestei teorii:

• Decaderea protonului este explicată v ușor:

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

• Teoria afirmă că cantitatea de materie este egală cu cantitatea de anti-materie

• Conform teoriei Rishon, forța slabă nu este „una fundamentală, la fel ca forța puternică” veche „despre care s-a crezut cândva că este transmisă de pion (pentru a fi comparată cu $ W ^ {+/-} $ sau $ Z ^ 0 $ ) s-a dovedit a fi o forță reziduală și fundamental acum se știe că forța puternică este transportată de gluoni fără masă.

Câmpul (câmpurile) Higgs are niciun loc în această teorie, care pare o retragere majoră, deoarece poate să nu fi fost descoperit. Se spune că din această cauză toate câmpurile elementare nu vor avea masă. Ambele risonuri sunt lipsite de masă, dar atunci când formează stări legate (singura stare în care se pot afla), atunci forța (cea transmisă de gluoni hipercolori) între ele este atât de mare pe cât o poate (în ciuda vitezei luminii pe care o parcurg cu) rămâneți împreună și formați câmpuri masive. Dacă da, ce să faci cu câmpul Higgs? Ei bine, poate, în acest caz, putem folosi această teorie economică pentru a refuza existența acestui câmp de particule afurisit de Dumnezeu. Așa cum am scris în comentariul de mai jos:

Pentru mine, mecanismul Higgs este o construcție destul de artificială și, prin urmare, înclin să spun că dovezile pentru că Higgs este contaminat. Deci, se poate folosi teoria Rishon pentru a dezaproba existența câmpului Higgs.

Comentarii

• Care sunt dovezile că particula descoperită a fost de fapt bosonul Higgs? S-a observat interacțiunea Higgs poate sau s-a măsurat direct valoarea de așteptare a vidului?
• În lumina teoriei Rishon , ‘ sunt înclinat să spun nu și că dovada pentru Higgs există doar în mintea celor care aderă la ideea că o particulă Higgs Pentru mine, mecanismul Higgs este un construct destul de artificial și, prin urmare, eu ‘ sunt înclinat să spun că dovezile pentru Higgs sunt contaminate. Deci, se poate folosi teoria Rishon pentru a dezaprobați existențele Ce al lui Higgs.
• Deci, nu există retragere.
• În ochii mei, nu există într-adevăr nici o retragere (deși am scris-o), deoarece ‘ m-a convins că teoria este pe drumul cel bun.
• Unificarea electrolabă pare nefirească și problematică. Forța electromagnetică se bazează pe U (1) foarte clar, fără nimic altceva necesar.Dacă teoria forței slabe nu poate supraviețui singură, poate că avem nevoie doar de o teorie slabă mai bună în loc de unificare. Și dacă renunțăm la această unificare, atunci poate că devine clar că nu este necesară deloc unificarea a nimic. Forțele pot exista perfect de la sine, fără a se pretinde că sunt rude îndepărtate.

Din ce sunt formate quarkurile?

Nu știm din ce sunt formate quarks, poate că „am văzut a atins fundul aici sau că această structură suplimentară este încă de descoperit.

Până în prezent, rezultatele LHC în descoperirea unei structuri suplimentare – în afară de descoperirea bosonului Higgs – nu au fost încurajatoare. Poate că capacitatea noastră tehnologică actuală nu este pur și simplu la înălțime.

Reamintim că mecanica clasică a fost revigorată atunci când Galileo a privit printr-un telescop spre cerul nopții, iar teoria radiației corpului negru folosind teoria termodinamică a lui Boltzmann de atunci a dat rezultate contrare experimentului și a determinat Planck introducerea ipotezei atomice în energie, adică ipoteza cuantică.

Poate că va trebui pur și simplu să așteptăm mai multă ingeniozitate tehnologică înainte de a putea aborda corect fizica dincolo de SM și asta prin aspectul acesteia, ar putea fi o așteptare.

Cu toate acestea, unul dintre principalii pretendenți actuali pentru explicarea quark-urilor este teoria șirurilor; de fapt, teoria șirurilor a apărut mai întâi ca o teorie a forței puternice ca un fel de tub de flux care conecta quark-urile ; ar trebui subliniat, așa cum avertizează toți practicienii majori ai teoriei, că această teorie este extrem de speculativă, așa cum ar trebui să ne așteptăm atunci când suntem atât de departe de un regim care este direct accesibil experimentului.