Die Schönheit der "traditionellen" der theoretischen Physik ist seine Gleichungen. Wenn wir etwas zu beschreiben, oder so, wie es sich verhält, können wir eine Beziehung zwischen einigen Eigenschaften, die wir denken, was wird zu gehorchen zu schreiben.

Die Einfachheit und Symmetrie dieser Gleichungen - jemanden, der sie versteht - ist unglaublich schön.



Angesichts der Masse von einem Ball, der Höhe, Winkel und Kraft, mit der es gestartet wird, wird die Physik sie durch die Luft sagen, die Art und Weise den Ball mit der Macht, wie viel Zeit in der Luft sein, und wie weit und wie schwer Streik der Erde.

Physik kann vollständig zu beschreiben, dieses System mit nur ein paar Eigenschaften.

Aber was, wenn Sie wollen, den Ball selbst beschreiben? Wir könnten sagen, dass ist rot, aber was bedeutet das eigentlich? Um die Farbe zu beschreiben, Sie brauchen, um das Licht betrachten, um von der Kugel reflektiert werden.

Man könnte sagen, hat Kunststoff-Ball, aber bereit sein, die Moleküle zu beschreiben, dann Atome der dann gemacht werden subatomare Teilchen gemacht, und so weiter ...

Welche theoretischen Physik strebt eine Beschreibung der alles, alles an einem Ort. Das ultimative Ziel wäre eine "Theorie von Allem" oder "Große Vereinheitlichte Theorie" sein, aber, für alles, was wir bisher wissen, Schwerkraft nicht in einer Weise, dass die Theorie passen würde verhalten.

Für alles im Universum, jenseits der Schwerkraft, haben wir das "Standardmodell der Teilchenphysik", die jedes Teilchen wir und wie diese Teilchen miteinander wechselwirken durch die verbleibenden Kräfte wissen, beschreibt:

  • Elektromagnetismus.
  • Die starke Kernkraft.
  • Die schwache Kernkraft.

Was die Grundbausteine ​​der Materie ist, haben wir zwei Kategorien im Standardmodell Fermionen und Bosonen.

Zwei Quarks und einem Elektron: Alle Materie, aus dem Ihr Körper besteht aus nur drei Fermionen gemacht.

Es gibt sechs Arten von Quarks im Standardmodell - "up" genannt, "unten", "weird", "Charme", "unten" und "oben", in der Reihenfolge zunehmender Masse -, aber davon nur noch zwei Licht werden verwendet, um die Protonen und Neutronen zu machen.

Legen Sie einige 'Protonen und Neutronen zusammen mit einigen Elektronen und Sie Atome aufweisen. Legen Sie ein paar Atomen zusammen und Sie Rolle.

Bosonen helfen Sie anderen Teilchen "kommunizieren", und diese Kommunikation ist, was wir eine Kraft nennen.

Wenn zwei Elektronen gegenseitig abstoßen, tauschen sie

Weil

Es gibt Bosonen ähnliche Partikel zu verwenden, um mit anderen Kräften zu kommunizieren - der Austausch der schweren W- und Z-Bosonen ist, was wir die schwache Kraft nennen, und den Austausch von Gluonen masselosen ist, was wir die starke Kraft nennen.

Noch verwirrt? Es wird nicht helfen, dass die W Bosonen elektrische Ladung haben, um so die Kommunikation mit

So, jetzt haben wir alles was wir brauchen, um die Angelegenheit zu bauen: einige Fermionen und Bosonen wenige. Wir müssen nur eine Gleichung, die alles, was oben in einer einfachen, symmetrischen geschrieben beschreibt schreiben.

Und hier ist es:

Es macht Sinn, nicht wahr?

So wie wir in der Lage, die Flugbahn einer Kugel in der Luft mit ein paar Stücke von Informationen zu berechnen, werden die Parameter in der obigen Gleichung zu gewährleisten die Dynamik der Partikel theoretische Übereinstimmung, die wir in der realen Welt zu sehen.

Für theoretische Physiker, ist die obige Gleichung schön, stilvoll, kompakt und hat viele der Symmetrien wir erwarten, in freier Wildbahn zu sehen. Also, was ist falsch?

Es ist nicht, dass viele Begriffe - braucht, um zu beschreiben, wie jedes der Teilchen in Wechselwirkung mit allen anderen. Und ", die es braucht weitere Informationen.

Es ist die Rede von einem Mathematiker, zu viele Parameter in einem Modell haben:

"Mit vier Parameter kann ich einen Elefanten zu passen, und mit fünf Ich kann ihn seinen Koffer wackeln."

Das Standardmodell verfügt über 19 Parameter, die wir anpassen, um die Experimente: die meisten der Fermionmassen, und die Faktoren, die die Art und Weise einige Gruppen interagieren, zu bestimmen.

Mit so vielen Parametern entfernt etwas von der Schönheit des Standardmodells - eine vollständige Theorie sollte nicht mehr Informationen benötigen.

Eine Reihe von Parametern, die das Standardmodell nicht erforderlich ist die Masse des Neutrinos masselos sind wie erwartet.

Experimentell, das ist nicht wahr, und darüber hinaus ist die Tatsache, dass sie in der Lage, die Art der Neutrino ändern nicht erlaubt, wenn sie masselos sind.

Neutrinos haben andere Eigenschaften, auch, und einer von ihnen ist die Art, wie sie sich verhalten, was wir als "Linkshänder" und "rechts".

Experimentell interagieren, die W-Bosonen nur linkshändige Neutrinos, während das Standard-Modell bietet diese Interaktion sollten symmetrisch sein - mit anderen Worten, die armen rechtshändigen Neutrinos nicht verpassen sollten.

Aber der umstrittenste Punkt ist, dass, obwohl es wurde jedes andere Teilchen des Standardmodells festgestellt, hat der schwer fassbaren Higgs-Boson nicht.

Im Standardmodell ist das Higgs-Boson zur Erläuterung der Massen der schweren Fermionen und Bosonen verantwortlich.

Die Experimente des Large Hadron Collider ist die Suche nach dem Higgs-Boson, aber wenn wir nicht sehen, wo wir erwarten, dass es sein, es könnte der letzte Nagel im Sarg des Standardmodells zu sein.

Es gibt auch einige Merkmale, die Physiker glauben, von dem Standardmodell fehlt. Die größte von ihnen ist der Mangel an Platz für Teilchen der Dunklen Materie.

Diese Mängel führen einige Leute, um das Standard-Modell nennen eine "Theorie der fast alles."

Also, was ist die nächste Option?

"Jenseits des Standardmodells" physischen umfasst Optionen wie Supersymmetrie -, die Kopien aller Teilchen sind, bei denen es aber gehandelt Fermionen und Bosonen - und Stringtheorie - ein Versuch, die Quantenmechanik und der Allgemeinen Relativitätstheorie in Einklang zu bringen.

Diese in gewisser Weise zur Korrektur einige der Probleme, die durch das Standardmodell konfrontiert, aber, zur Zeit, neigen dazu, weitere Ungereimtheiten einzuführen.

Denn jetzt ist es wahrscheinlich am besten, vertrauen, dass die Natur hat eine großartige Möglichkeit, zu verfolgen, was los ist in kleineren Maßstäben, und glücklich sein, dass es leicht zu verstehen, wie größere Gegenstände - wie rote Kugeln - verhalten.