Номер 2, страница 364 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

2. Что объясняет Стандартная модель?

2. Стандартная модель — это фундаментальная теория в физике элементарных частиц, которая описывает состав и взаимодействия всей известной нам материи. Она объясняет, из каких базовых «кирпичиков» состоит Вселенная и какие силы управляют их поведением. Несмотря на название, это чрезвычайно успешная и экспериментально проверенная теория.

В частности, Стандартная модель объясняет:

• Состав материи: Вся видимая материя состоит из фундаментальных частиц, называемых фермионами. Они делятся на два класса:
  • Кварки: частицы, из которых состоят протоны и нейтроны (а также другие адроны). Существует шесть типов (или «ароматов») кварков: верхний (up), нижний (down), очарованный (charm), странный (strange), истинный (top) и прелестный (bottom).
  • Лептоны: к ним относятся электрон ($e^−$), мюон ($μ^−$), тау-лептон ($τ^−$) и три вида соответствующих им нейтрино ($ν_e, ν_μ, ν_τ$). В отличие от кварков, лептоны не участвуют в сильном взаимодействии.
• Три из четырех фундаментальных взаимодействий: Стандартная модель описывает три силы, которые действуют между частицами материи. Каждая сила передается через обмен частицами-переносчиками, называемыми бозонами.
  • Сильное взаимодействие: удерживает кварки внутри протонов и нейтронов, а также связывает протоны и нейтроны в атомных ядрах. Переносчик — глюон ($g$).
  • Электромагнитное взаимодействие: отвечает за все электрические и магнитные явления, включая свет. Переносчик — фотон ($γ$).
  • Слабое взаимодействие: ответственно за некоторые виды радиоактивного распада, например, бета-распад. Переносчики — W- и Z-бозоны ($W^+, W^−, Z^0$).
• Происхождение массы: Стандартная модель объясняет, почему некоторые частицы имеют массу, а другие (как фотон) — нет. Это происходит благодаря полю Хиггса, которое пронизывает все пространство. Частицы приобретают массу, взаимодействуя с этим полем. Частица, связанная с полем Хиггса, — это бозон Хиггса ($H^0$), который был экспериментально открыт в 2012 году.

Важно отметить, что Стандартная модель является неполной. Она не описывает гравитационное взаимодействие и не может объяснить такие явления, как существование тёмной материи и тёмной энергии, а также преобладание материи над антиматерией во Вселенной.

Ответ: Стандартная модель объясняет, из каких фундаментальных частиц (кварков и лептонов) состоит вся видимая материя, а также описывает три из четырех фундаментальных взаимодействий (сильное, слабое и электромагнитное) между этими частицами. Кроме того, она объясняет механизм возникновения массы у элементарных частиц через их взаимодействие с полем Хиггса.