Dlaczego cząstki materii występują w trzech generacjach?
![Dlaczego cząstki materii występują w trzech generacjach?](https://wykop.pl/cdn/c3397993/link_1620977063MzVISHRXYSVGWwMfbQ3DjI,w220h142.jpg)
Nikt ciągle nie wie dlaczego występują trzy generacje cząstek elementarnych różniące się wyłącznie masami. Steven Weinberg w artykule z 2020 r. poruszył po raz kolejny ten fundamentalny problem, choć z nieudolnym efektem. Artykuł z tłumaczeniem w komentarzach.
z- 57
- #
- #
- #
- #
- #
Wszechświat stworzył wszystkie rodzaje dziwacznych i pięknych form materii, od płonących gwiazd do mruczących kotów, z zaledwie trzech podstawowych składników. Elektrony i dwa rodzaje kwarków, nazywane " górnym" i " dolnym", mieszają się na różne sposoby, aby wyprodukować każdy istniejący atom.
Ale, co zastanawiające, ta rodzina cząstek materii - kwark górny, kwark dolny i elektron - nie jest jedyna. Fizycy odkryli, że składają się one na pierwszą z trzech kolejnych "generacji" cząstek, z których każda jest masywniejsza od poprzedniej. Cząstki drugiej i trzeciej generacji zbyt szybko przekształcają się w swoje lżejsze odpowiedniki, by mogły tworzyć egzotyczne koty, ale poza tym zachowują się identycznie. Wygląda to tak jakby prawa natury składały się z trzech kopii. "Nie wiemy dlaczego tak jest", zauważa Heather Logan, fizyk cząstek z Carleton University.
W
Rozrzut mas jest ogromny. Kiedy jednak fizycy przymrużają nieco oczy, widzą wyłaniającą się strukturę ze spadającymi masami. Cząstki łączą się w jakby równomiernie rozłożone generacje: cząstki trzeciej generacji mają masę tysięcy MeV, drugiej generacji - około setek MeV, a pierwszej generacji - około jednego MeV. "Wraz z coraz niższym poziomem stają się one wykładniczo lżejsze", stwierdza Patrick Fox, fizyk cząstek w Fermi National Accelerator Laboratory w stanie Illinois.
W równaniach Modelu Standardowego, masa każdej cząstki odpowiada stopniowi, w jakim "czuje" ona pole wypełniające wszechświat, znane jako pole Higgsa. Kwarki górne są masywne, ponieważ podczas przemieszczania się w polu Higgsa doświadczają silnego oporu, nieco jak mucha, która utknęła w miodzie, podczas gdy elektrony śmigają przez nie jak motyle w powietrzu. W ramach takiej struktury, to w jaki sposób każda cząstka odczuwa to pole stanowi nieodłączny atrybut
Ostatnia publikacja Weinberga rozważa całą gamę sposobów w jakie może dochodzić do tej gry. Obdarza on możliwością odczuwania pola Higgsa całą trzecią generację cząstek materii - to znaczy kwarka wysokiego, niskiego i taona. Masa zaś „spływa” następnie z nich do drugiej i pierwszej generacji cząstek poprzez oddziaływania z egzotycznymi cząstkami wirtualnymi.
Próby Weinberga i Foxa i Dobrescu są jednak nieudolne. Ostatnie dwie, w celu uwzględnienia mas cząsteczek trzech generacji, zakończyły się zwiększeniem (a nie zmniejszeniem) liczby niewyjaśnionych stałych w Modelu Standardowym. Propozycja Weinberga myli relacje między niektórymi masami i nie opisuje, w jaki sposób cząstki wyższej generacji mogą przekształcać się w cząstki niższej generacji (czyli co odpowiada za to, że nie widzimy atomów zbudowanych z cząstek drugiej lub trzeciej generacji). Weinberg nie miał ochoty analizować swojej pracy, ale Fox sugeruje, że Weinberg prawdopodobnie napisał ten artykuł aby zachęcić nowych badaczy do podjęcia wyzwania i zasygnalizować problemy, które napotkają po