Standard Model

Standard Model of particle physics
Elementary particles of the Standard Model
Background Particle physics Standard Model Quantum field theory Gauge theory Spontaneous symmetry breaking Higgs mechanism
Constituents Electroweak interaction Quantum chromodynamics CKM matrix Standard Model mathematics
Limitations Strong CP problem Hierarchy problem Neutrino oscillations Physics beyond the Standard Model
Scientists Rutherford Thomson Chadwick Bose Sudarshan Davis Jr Anderson Fermi Dirac Feynman Rubbia Gell-Mann Kendall Taylor Friedman Powell Anderson Glashow Iliopoulos Lederman Maiani Meer Cowan Nambu Chamberlain Cabibbo Schwartz Perl Majorana Weinberg Lee Ward Salam Kobayashi Maskawa Mills Yang Yukawa 't Hooft Veltman Gross Pais Pauli Politzer Reines Schwinger Wilczek Cronin Fitch Vleck Higgs Englert Brout Hagen Guralnik Kibble de Mayolo Lattes Zweig
v t e

Standard Model (tsz. Standard Models)

1. (informatika) A Standard Modell (angolul Standard Model of Particle Physics) a modern fizika egyik legnagyobb eredménye: egy olyan elméleti keretrendszer, amely leírja az anyag legkisebb építőköveit és azok alapvető kölcsönhatásait. A modell rendkívüli pontossággal magyarázza azokat a jelenségeket, amelyek a nukleáris és részecskefizikai szinten zajlanak. Bár nem teljes (például nem foglalja magába a gravitációt), ez az emberiség egyik legjobban tesztelt elmélete.

A Standard Modell:

• Leírja a 12 alapvető fermiont (anyag részecskéi): 6 kvarkot és 6 leptont
• Bemutatja az alapvető kölcsönhatásokat: elektromágneses, gyenge, erős
• Bevezeti a bozonokat, amelyek ezek közvetítői
• Megmagyarázza a részecskék tömegének eredetét a Higgs-mező révén
• Kvantumelmélet: a kvantumtérelmélet eszközeire épül

A részecskék két nagy kategóriába tartoznak:

A fermionok fél egész spinű részecskék (pl. ½), amelyek az anyag részecskéi.

• Up (u)
• Down (d)
• Charm (c)
• Strange (s)
• Top (t)
• Bottom (b)

Ezek hadronokat (pl. proton, neutron) alkotnak a kvarkok kombinációiból (3 kvark = barion, kvark+antikvark = mezon). Proton: uud, Neutron: udd

• Elektron (e⁻)
• Müon (μ⁻)
• Tau (τ⁻)
• Elektronneutrínó (νₑ)
• Müonneutrínó (ν_μ)
• Tauneutrínó (ν_τ)

Az elektron az egyik legismertebb lepton, az elektromos áram fő hordozója. A neutrínók nagyon könnyű, gyengén kölcsönható részecskék.

A fermionok három generációba sorolhatók – mindegyik generáció nehezebb és ritkább, mint az előző:

1. generáció: u, d, e⁻, νₑ
2. generáció: c, s, μ⁻, ν_μ
3. generáció: t, b, τ⁻, ν_τ

A Standard Modellben a kölcsönhatásokat bozonok közvetítik. Ezek egész spinű részecskék (pl. spin = 1):

• Hat azokra, amelyeknek elektromos töltésük van
• Foton közvetíti a fényt, elektromos és mágneses mezőket

• Csak a kvarkokra hat
• Összetartja a kvarkokat a protonban és neutronban

• Felelősek a radioaktív bomlásokért (pl. β-bomlás)
• Minden részecskére hatnak, nem szükséges elektromos töltés
• A gyenge kölcsönhatás nagy tömegű bozonokkal működik → rövid hatótáv

• Nem kölcsönhatást közvetít, hanem a tömeg forrása
• A Higgs-mező kvantuma, amelyhez való kapcsolódás révén lesz tömege egy részecskének
• Létét 2012-ben igazolták a CERN LHC gyorsítójában

A Standard Modell szerint a részecskék önmagukban tömeg nélküli lennének. A Higgs-mező egy mindenütt jelen lévő kvantummező, amelyen keresztül a részecskék „haladnak”:

• Aki erősebben „kapcsolódik” a mezőhöz → nagyobb tömegű
• A Higgs-bozon ennek a mezőnek az ingerlése

A Higgs-mechanizmus volt a Standard Modell utolsó hiányzó láncszeme – a bozon 2012-es felfedezése óta az elmélet teljes és kísérletileg igazolt (legalábbis az LHC szintjén).

A Standard Modell a kvantumtérelméletre épül, és az alábbi matematikai szimmetriák vezérlik:

• SU(3) – erős kölcsönhatás (kvantum-színdinamika, QCD)
• SU(2) × U(1) – elektromágneses és gyenge kölcsönhatások egyesítése (elektrogyenge elmélet)

Ezek az úgynevezett lokális gauge-szimmetriák biztosítják a modell önkonzisztenciáját és renormálhatóságát.

A Standard Modell rendkívül sikeres a kísérleti tesztekben:

• Z és W bozonok felfedezése (CERN, 1983)
• Top kvark felfedezése (Fermilab, 1995)
• Higgs-bozon felfedezése (CERN LHC, 2012)
• Leptonütköztető és hadronütköztető kísérletek világszerte igazolták a jóslatokat

A részecskék tulajdonságait (töltés, spin, tömeg) pontosan előre jelzi a modell – pl. a Z-bozon tömegét előbb kiszámolták, majd később mérték meg.

A Standard Modell nem végső elmélet. Több fontos kérdésre nem ad választ:

1. Gravitáció – nincs benne (általános relativitás elmélete nincs integrálva)
2. Sötét anyag és sötét energia – a világegyetem ~95%-át nem írja le
3. Neutrínótömeg – a neutrínók kismértékben oszcillálnak → mégis van tömegük
4. Anyag–antianyag aszimmetria – a világegyetemben miért van több anyag?
5. Standard Modell paraméterei – kb. 20 számot „kívülről” kell megadni (pl. tömegek)

A fizikusok több elméletet is kidolgoztak a Standard Modell továbbfejlesztésére:

• Szuperszimmetria (SUSY) – minden részecskéhez tartozik egy „szuperpartner”
• Nagy egyesítési elméletek (GUT) – egy közös kölcsönhatásból származik az összes
• Húrteória – a részecskék nem pontszerűek, hanem rezgő húrok
• Technicolor vagy extra dimenziós modellek

Ezek közül még egyik sem igazolódott kísérletileg, de az LHC tovább kutatja őket.

A Standard Modell a 20. századi fizika csúcsteljesítménye: olyan precíz, elegáns és hatékony elmélet, amely az anyag építőköveit és három alapvető kölcsönhatást (elektromágneses, gyenge, erős) ír le. Bár nem teljes, máig alapja minden részecskefizikai számításnak, és minden sikeres kísérleti teszt megerősíti érvényességét.

Ez a modell nemcsak matematikai struktúra, hanem az univerzum működésének leírása a legmélyebb szinten – egy olyan „periodusos rendszer”, amely nem az elemeket, hanem az alapvető szimmetriákat és interakciókat rendszerezi. A következő lépés talán a nagy egyesítés, de az biztos: a Standard Modell örökre megváltoztatta a világképünket.

• Standard Model - Szótár.net (en-hu)
• Standard Model - Sztaki (en-hu)
• Standard Model - Merriam–Webster
• Standard Model - Cambridge
• Standard Model - WordNet
• Standard Model - Яндекс (en-ru)
• Standard Model - Google (en-hu)
• Standard Model - Wikidata
• Standard Model - Wikipédia (angol)