Standart model - bu zarralar fizikasidagi nazariya bo'lib, u koinotning asosiy zarralari va kuchlarining bir-biri bilan o'zaro ta'sirini tushuntiradi. U kvant mexanikasi va maxsus nisbiylik nazariyasini birlashtirib, eng kichik miqyosda materiya tuzilishini tushunish uchun asos yaratadi. Standart model eksperimental dalillar bilan tasdiqlangan va fandagi eng qat'iy sinovdan o'tgan nazariyalardan biridir.
Standart model koinotdagi ma'lum bo'lgan to'rtta asosiy kuchdan uchtasini tasvirlaydi: elektromagnit, zaif yadro va kuchli yadro kuchlari. U umumiy nisbiylik nazariyasi bilan tavsiflangan tortishish kuchini o'z ichiga olmaydi. Model barcha ma'lum elementar zarralarni ikkita asosiy guruhga ajratadi: fermionlar va bozonlar.
Fermionlar materiyaning qurilish bloklaridir. Ular ikki guruhga bo'linadi: kvarklar va leptonlar. Kvarklar oltita "lazzat" ga ega: yuqoriga, pastga, jozibaga, g'alati, tepaga va pastki. Ular atomlarning yadrolarini tashkil etuvchi proton va neytronlarni hosil qilish uchun maxsus usullar bilan birlashadilar. Leptonlarga elektronlar, muonlar, tauslar va ularga mos keladigan neytrinolar kiradi. Elektronlar proton va neytronlar hosil qilgan atom yadrosi atrofida aylanib, atomlarni tashkil qiladi.
Bozonlar fermionlar orasidagi asosiy kuchlarni vositachilik qiladigan zarralardir. Foton ( \(\gamma\) ) elektromagnit kuchning tashuvchisi, W va Z bozonlari kuchsiz yadro kuchiga vositachilik qiladi va glyuonlar ( \(g\) ) kuchli yadro kuchini olib yuradi. Xiggs bozoni ( \(H\) ) Xiggs maydoni bilan bog'langan maxsus zarracha bo'lib, boshqa zarrachalarga massa beradi.
Elektromagnit kuch Kvant elektrodinamika (QED) nazariyasi bilan tavsiflanadi. U fotonlar almashinuvi orqali zaryadlangan zarralar orasidagi o'zaro ta'sir uchun javobgardir. Elektromagnit kuch elektronlarni atom yadrolari bilan bog'lab, atomlarni hosil qiladi. Elektromagnit kuch uchun o'zaro ta'sir tenglamasi quyidagicha ifodalanishi mumkin:
\( F = \frac{k e \cdot q 1 \cdot q_2}{r^2} \)Bu erda \(F\) - kuch, \(k e\) - Kulon doimiysi, \(q1\) va \(q_2\) - zaryadlar, \(r\) - zaryadlar orasidagi masofa.
Kuchsiz yadro kuchi radioaktiv parchalanish va ba'zi yadroviy reaktsiyalar uchun javobgardir. U W va Z bozonlari tomonidan vositachilik qiladi. Kuchsiz kuch ishtirokidagi jarayonga misol sifatida beta-parchalanishni keltirish mumkin, bunda atom yadrosidagi neytron protonga aylanadi va elektron va elektron antineytrino chiqaradi ( \(\bar{\nu}_e\) ). O'zaro ta'sir quyidagicha ifodalanishi mumkin:
\( n \rightarrow p + e^- + \bar{\nu}_e \)Kuchli yadro kuchi kvarklarni bir-biriga bog'lab, proton va neytronlarni hosil qiladi va atom yadrosini birga ushlab turadi. Bu to'rtta asosiy kuchning eng kuchlisi, lekin juda qisqa masofalarda harakat qiladi. Kuchli kuchga glyuonlar vositachilik qiladi va uning kuchi Kvant xromodinamikasi (QCD) tomonidan tavsiflanadi. Kvarklar orasidagi kuch quyidagicha ifodalanadi:
\( F_{strong} \propto \frac{1}{r^2} \textrm{ qisqa masofalarda} \)lekin masofa bilan ortib, proton va neytronlar ichida kvarklarni cheklaydi.
Xiggs mexanizmi zarrachalar qanday qilib massa olishini tushuntiradi. U koinotni qamrab oluvchi Xiggs maydonini taklif qiladi. Bu maydon bilan o'zaro ta'sir qiluvchi zarralar massa oladi; o'zaro ta'sir qanchalik kuchli bo'lsa, zarracha og'irroq bo'ladi. Xiggs bozoni 2012 yilda CERNning Katta adron kollayderida (LHC) topilgan ushbu maydon bilan bog'liq kvantlangan zarrachadir.
Standart modelning bashoratlari ko'plab tajribalar orqali tasdiqlangan. E'tiborli kashfiyotlar qatoriga top kvark (1995), tau neytrino (2000) va Xiggs bozoni (2012) kiradi. Ushbu kashfiyotlarda CERNning Katta adron kollayderi (LHC) va Fermilabning Tevatron kollayderi hal qiluvchi rol o'ynadi. Ushbu tajribalar yuqori energiyada zarrachalarning to'qnashuvi va materiyaning asosiy tarkibiy qismlari va ularga ta'sir qiluvchi kuchlar haqida tushuncha beradigan natijalarni kuzatishni o'z ichiga oladi.
Standart model juda muvaffaqiyatli bo'lsa-da, uning cheklovlari bor. U koinotning qorong'u materiya va qorong'u energiyasini, materiya-antimateriya assimetriyasini yoki tortishish kuchini tushuntirmaydi. Supersimmetriya va simlar nazariyasi kabi nazariyalar ushbu sirlarni hal qilish uchun standart modelga kengaytmalarni taklif qiladi, ammo bu nazariyalar uchun eksperimental dalillar hali ham yo'q.
Zarrachalar fizikasi bo'yicha olib borilayotgan izlanishlar koinot haqidagi tushunchamizni chuqurlashtirishga qaratilgan bo'lib, to'rtta asosiy kuchni o'z ichiga olgan va standart modelning javobsiz savollarini hal qiladigan kengroq nazariyaga olib keladi.
