Тайны элементарных частиц, которые управляют нашей вселенной

Мир вокруг нас состоит из мельчайших кирпичиков материи, невидимых глазу, но определяющих законы физики. Эти элементарные частицы — фундамент всего сущего, от звезд до человеческого тела. Современная наука знает о них больше, чем кажется, но загадок остается еще больше.

На сегодняшний день ученые открыли 61 элементарную частицу. Они делятся на две основные группы: фермионы (из которых состоит материя) и бозоны (переносчики взаимодействий). Самые известные — протоны, нейтроны и электроны, но даже они не являются истинно элементарными.

«Если бы Вселенная была компьютерной программой, то элементарные частицы — это ее машинный код».

Стандартная модель: инструкция к миру

Стандартная модель — это теория, описывающая все известные элементарные частицы и три из четырех фундаментальных взаимодействий:

• Электромагнетизм (фотоны)
• Сильное взаимодействие (глюоны)
• Слабое взаимодействие (W- и Z-бозоны)

Гравитация в эту модель пока не вписывается — это одна из главных нерешенных проблем физики.

Кварки: строительные блоки материи

Протоны и нейтроны состоят из еще более мелких частиц — кварков. Их шесть «ароматов»:

1. Верхний (up)
2. Нижний (down)
3. Очарованный (charm)
4. Странный (strange)
5. Истинный (top)
6. Прелестный (bottom)

Обычная материя состоит только из верхних и нижних кварков, а остальные возникают в высокоэнергетических экспериментах, например, в Большом адронном коллайдере (БАК).

Бозон Хиггса: частица, которая дала массу вселенной

В 2012 году ученые ЦЕРН подтвердили существование бозона Хиггса — частицы, ответственной за массу других частиц. Его открытие завершило Стандартную модель, но оставило новые вопросы. Например, почему у бозона Хиггса такая маленькая масса?

Это кольцевой ускоритель длиной 27 км, где пучки протонов разгоняются до 99,999999% скорости света и сталкиваются. В момент столкновения выделяется колоссальная энергия, рождающая новые частицы.

Кто стоит за великими открытиями?

• Питер Хиггс — предсказал существование бозона Хиггса.
• Мария Кюри — открыла радиоактивность, доказав, что атомы не вечны.
• Ричард Фейнман — создал диаграммы, объясняющие взаимодействие частиц.

Что дальше?

Физики ищут темную материю, пытаются объединить квантовую механику с гравитацией и проверяют теории о дополнительных измерениях. Возможно, следующее открытие перевернет наши представления о реальности.