Физика элементарных частиц и t-кварк

Уверены ли физики, что известный в настоящее время уровень материи наиболее фундаментален, а кварки, лептоны и калибровочные бозоны не являются составными? Нет, не уверены. Существуют теоретические модели, в которых вводятся еще более фундаментальные и элементарные структуры. Например, лептокварки, суперструны или браны. Но ни одна из этих моделей не имеет экспериментального подтверждения. Во всяком случае, в настоящее время не имеет.

Все сказанное выше у неискушенного читателя может вызвать вопрос: "А чего сложного то? Шесть лептонов, шесть кварков, двенадцать (восемь глюонов, фотон, , и) калибровочных бозонов. Этакую малость изучают более сотни лет многие тысячи людей. Не бесплатно изучают. Современные эксперименты над элементарными частицами обходятся в десятки миллионов долларов ежегодно . каждый. В чем подвох?". Никакого подвоха нет. Дело в том, что при изучении мира элементарных частиц человеку не помогут ни зрение, ни слух, ни обоняние, ни осязание. С другой стороны, любопытствующий человек может исследовать микромир только при помощи макроскопических приборов. Наша физиология не оставляет иного выбора. Но что значит, исследовать микромир при помощи макроприборов? Если призвать на помощь аналогию, то это примерно тоже самое, что играть на бильярде при помощи карьерных экскаваторов. Пока сделаешь один удачный удар, раздавишь несметное число шаров и поломаешь огромное число столов! Современные ускорители и современные детекторы - это "карьерные экскаваторы микроскопического бильярда". Они перелопачивают миллионы событий, закодированных в сотнях миллионов сигналов измерительной аппаратуры, с целью найти всего пять или десять событий, способных дать новую информацию о взаимодействиях элементарных частиц.

Возможно, что аналогия, приведенная в предыдущем абзаце, у склонного к философствованию человека породит еще целый ряд "острых" вопросов к физикам-элементарщикам. Например, а почему физики вообще уверены в реальности существования фундаментальных частиц, в реальности их удивительных квантовых свойств? Вдруг это всего лишь плод нашей фантазии или следствие грубости тех приборов, которыми ученые пытаются изучать столь тонкие вещи как микрочастицы? Более того, возможно физики вообще неправильно понимают микромир и в результате подобного неправильного понимания возникла квантовая теория с ее математическим аппаратом и интерпретациями?

Подобные вопросы ставились перед квантовой механикой и квантовой теорией поля с момента создания. Дать исчерпывающий и окончательный ответ на них не удалось до сих пор. Но часть ответов найдена. Начнем с обсуждения грубости макроскопических приборов. В 30-х годах XX-го века Альберт Эйнштейн предположил, что на самом деле происхождение квантовомеханической вероятности может быть аналогично происхождению вероятности в классической статфизике. Напомним, что в классике вероятностное описание возникает из-за того, что мы в силу некоторых причин отказываемся от полной информации о системе, даваемой точными уравнениями движения, и переходим к распределениям (вероятностей) по неизвестным нам величинам. Эйнштейн предположил, что все микрочастицы в дополнение к их известным характеристикам (массе, спину, зарядам, четностям) обладают набором характеристик, не доступных для измерения любым макроприбором, например, в силу грубости последнего. Эти характеристики назвали скрытыми параметрами квантовой теории. Таким образом, если бы физики могли измерить скрытые параметры, то можно было бы предсказать результат любого взаимодействия в микромире не вероятностным, а абсолютно детерминистичным образом. Более 30-ти лет считалось, что теорию скрытых параметров не возможно ни подтвердить, ни опровергнуть экспериментально. Действительно, как можно измерить то, что нельзя измерить по определению?

Другое по теме

Движение. Пространство и время
Что делает мир единым? Пытались найти основу всего сущего. Основа всего сущего–субстанция(категория философии). Понятие субстанции сформировалось не сразу. Первоначально субстанция–субстрат. Сегодняшнее понимание–многообразие вещей, явлений, которые существуют через субстанцию, благодаря ей, но сами субстанцией не яв ...

Квантовые эффекты. Ограничения применимости теории тяготения Эйнштейна
Теория Эйнштейна — не квантовая теория. В этом отношении она подобна классической электродинамике Максвелла. Однако наиболее общие рассуждения показывают, что гравитационное поле должно подчиняться квантовым законам точно так же, как и электромагнитное поле. В противном случае возникли бы противоречия с принципом неопределённо ...