Темы физики элементарных частиц

От мельчайших кирпичиков материи до глубочайших симметрий Вселенной — обзор от простого к сложному.

Элементарные частицы

Из чего состоит материя на самом глубоком уровне? Quark-частицы, лептоны и бозоны — неделимые кирпичики, из которых построено всё: от атомов до звёзд. Ни один микроскоп в мире не способен заглянуть настолько глубоко, чтобы увидеть их напрямую.

Начальный

К обзору →

02 · Взаимодействия

Четыре фундаментальных взаимодействия

Гравитация, электромагнетизм, сильное и слабое взаимодействия — эти четыре силы управляют всей Вселенной. Каждая передаётся собственными частицами-переносчиками и действует на совершенно разных масштабах.

Базовый

Подробнее →

03 · Модель

Стандартная модель

Самая полная картина физики, которая у нас есть: 17 частиц, четыре взаимодействия, одна теория. Стандартная модель с поразительной точностью описывает почти всё — кроме гравитации и тёмной материи.

Средний

К Стандартной модели →

04 · Явления

Квантовые эффекты

Опыт с двумя щелями, туннельный эффект, квантовая запутанность, телепортация — четыре эксперимента, результаты которых противоречат всякой обыденной интуиции и при этом воспроизводятся с абсолютной точностью. Переключайтесь между состояниями эксперимента.

Средний

К эффектам →

05 · Теория

Квантовая теория поля

Частицы — это не маленькие шарики, а возбуждения квантованных полей, пронизывающих всё пространство. Фотон — это колебание электромагнитного поля, существующее везде одновременно, пока не произведено измерение.

Продвинутый

Подробнее →

06 · Симметрия

Симметрии и законы сохранения

Теорема Эмми Нётер связывает каждую непрерывную симметрию с определённой сохраняющейся величиной: инвариантность во времени → сохранение энергии, трансляционная симметрия пространства → сохранение импульса. Симметрия — глубочайшая причина, стоящая за законами природы.

Продвинутый

Подробнее →

07 · Сильное взаимодействие

Quark-конфайнмент и QCD

Quark-частицы никогда не существуют поодиночке — сильное взаимодействие между ними нарастает с расстоянием, подобно растягиваемой резиновой ленте. При попытке разделить Quark-частицы из накопленной энергии тут же рождается новая Quark-пара. Квантовая хромодинамика описывает этот цветовой заряд восемью типами глюонов.

Продвинутый

Подробнее →

08 · Объединение

Электрослабое объединение

При очень высоких энергиях электромагнетизм и слабое взаимодействие сливаются в единую силу — электрослабую. Вайнберг, Салам и Глэшоу показали, что γ, W± и Z — это различные проявления одной и той же теории.

Сложный

Подробнее →

09 · Higgs

Higgs-механизм

Почему частицы обладают массой? Higgs-поле пронизывает всё пространство и спонтанно нарушает электрослабую симметрию. Частицы, взаимодействующие с ним, за счёт этого приобретают инертную массу. Higgs-бозон — это возбуждение данного поля; он был обнаружен в CERN в 2012 году.

Сложный

Смотреть Higgs-бозон →

10 · Границы

За пределами Стандартной модели

Стандартная модель не объясняет ни тёмную материю, ни гравитацию на квантовом уровне, ни преобладание материи над антиматерией во Вселенной. Суперсимметрия, теория струн и теории великого объединения ищут следующий, более глубокий уровень реальности — пока без экспериментального подтверждения.

Передний край

Подробнее →