20 июня в Центральном Доме журналиста прошла очередная постановка ProScience Театра. С темой «Стандартная Модель завершена. Что дальше?» выступил Михаил Владимирович Данилов — выдающийся российский ученый в области физики элементарных частиц, доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, лауреат премий им. М.Планка и им. А.П.Карпинского. Вечер вел журналист Никита Белоголовцев.
О том, как это было — фоторепортаж Наташи Четвериковой.
Согласно Стандартной модели, все, что нас окружает, построено из 12 частиц: 6 лептонов (среди которых электрон, мюон, тау-лептон и три нейтрино) и 6 кварков, к каждой из них существует еще и античастица.
Все три взаимодействия, которые охватывает Стандартная модель, (электромагнитное, слабое и сильное) имеют своих переносчиков – бозоны. Фотон – это бозон электромагнитного взаимодействия. Слабое взаимодействие переносят W- и Z-бозоны, сильное взаимодействие обеспечивают глюоны. Наконец, существует бозон Хиггса, благодаря которому частицы обретают массу. Он был обнаружен в 2012 году в эксперименте на Большом Адронном Коллайдере. Но, как рассказал слушателям Михаил Данилов, физика отнюдь не "закрыта" с обнаружением бозона Хиггса.
Несмотря на совершенство Стандартной модели, в ней много недостатков. Она описывает только малую долю того, что есть во Вселенной – 4%. Поэтому ученые с большим воодушевлением ищут явления за пределами Стандартной Модели.
Согласно опубликованным в марте 2013 года данным наблюдений космической обсерватории «Планк», общая масса-энергия наблюдаемой Вселенной на 95,1 % состоит из тёмной энергии (68,3 %) и тёмной материи (26,8 %). Построение модели, охватывающей эту часть Вселенной, дело будущего.
Предлагается ряд расширений Стандартной модели, которые должны описывать и темную материю, например, теория суперсимметрии. Гипотеза о суперсимметрии утверждает, в частности, что, помимо известных нам трех пространственных измерений и времени, должны существовать еще несколько измерений, проявляющихся на квантовом уровне. Число таких квантовых измерений не меньше четырех.
Суперсимметричная Стандартная модель требует существования суперсиметричных двойников всех кварков и лептонов. Названия этих гипотетических частиц образуются с помощью прибавления с- к названиям существующих: скварки и слептоны, соответственно двойник электрона будет называть сэлектрон, двойник мюона – смюон и так далее. Для бозонов тоже должны существовать суперсимметричные пары: у глюонов – глюино, у фотонов – фотино, у W- и Z-бозонов – зино и вино. При этом суперсимметричные партнеры во всем идентичны частицам, за исключением спина.
Для существования Вселенной было бы достаточно двух кварков (они обозначаются буквами u и d), однако существуют кварки второго поколения (s «странный» и c «очарованный») и третьего поколения (b «прелестный» и t «истинный»).
Масса кварков в каждом следующем поколении выше. При этом константы связи кварков иерархично упорядочены. Наиболее высоки они между кварками одного поколения, чуть ниже – между кварками первого и второго поколений, еще ниже – между вторым и третьем поколением, наконец, совсем малы (такое взаимодействие было обнаружено лишь совсем недавно) – между третьем и первым поколением. При этом константы связи между разными нейтрино такой иерархии не демонстрируют. С ростом энергии константы взаимодействий меняются из-за поляризации вакуума.
В 2004 году Нобелевская премия по физике была присуждена за открытие эффекта «асимптотической свободы», при котором взаимодействие между кварками становится сколь угодно малым при уменьшении расстояния между ними.
Говоря о Нобелевской премии, Михаил Данилов отметил, что сичтает недооцененными выдающихся физиков Бруно Понтекорво и Владимира Гаврина. А будующую премию он прочит российскому ученому Александру Скринскому, который внес огромный вклад в развитие ускорителей.
Еще предстоит окончательно ответить на целый ряд вопросов. Почему существуют три поколения кварков? Почему массы кварков столь значительно различаются? На первый из этих вопросов предложили ответ Макото Кобаяси и Тосихидэ Маскава, объяснив этим существование спонтанного нарушения симметрии между материей и антиматерией (СР-симметрии), обнаруженной ранее экспериментально.
А. Д. Сахаров в 1968 году предположил, что именно нарушение СР-симметрии сделало возможным существование нашего мира, так как, если бы после Большого взрыва образовалось равное количество материи и антиматерии, это привело бы к взаимной аннигиляции и переходу всей материи в энергию. Однако пока обнаруженные механизмы недостаточны, чтобы полностью объяснить избыток материи во Вселенной.
