Стандартная модель

Теория сил и субатомных частиц

Стандартная модель физики элементарных частиц — это теория , описывающая три из четырех известных фундаментальных сил ( электромагнитное , слабое и сильное взаимодействия , исключая гравитацию ) во Вселенной и классифицирующая все известные элементарные частицы . Она разрабатывалась поэтапно на протяжении второй половины 20-го века благодаря работе многих ученых со всего мира, ^[1] а нынешняя формулировка была завершена в середине 1970-х годов после экспериментального подтверждения существования кварков . С тех пор доказательства существования топ-кварка (1995 г.), тау-нейтрино (2000 г.) и бозона Хиггса (2012 г.) еще больше усилили доверие к Стандартной модели. Кроме того, Стандартная модель с большой точностью предсказала различные свойства слабых нейтральных токов и W- и Z-бозонов .

Хотя Стандартная модель считается теоретически самосогласованной ^{[примечание 1]} и продемонстрировала некоторый успех в экспериментальных предсказаниях , она оставляет некоторые физические явления необъяснимыми и поэтому не может быть полной теорией фундаментальных взаимодействий . ^[3] Например, он не полностью объясняет барионную асимметрию , не включает в себя полную теорию гравитации ^[4] , описанную общей теорией относительности , и не объясняет ускоряющееся расширение Вселенной , которое, возможно, описывается темной энергией . Модель не содержит ни одной жизнеспособной частицы темной материи , которая обладала бы всеми необходимыми свойствами, выведенными из наблюдательной космологии . Он также не учитывает нейтринные осцилляции и их ненулевые массы.

Разработкой Стандартной модели руководили как физики -теоретики , так и физики- экспериментаторы . Стандартная модель — это парадигма квантовой теории поля для теоретиков, демонстрирующая широкий спектр явлений, включая спонтанное нарушение симметрии , аномалии и непертурбативное поведение. Он используется в качестве основы для построения более экзотических моделей, которые включают гипотетические частицы , дополнительные измерения и сложные симметрии (например, суперсимметрию ) для объяснения экспериментальных результатов, противоречащих Стандартной модели, таких как существование темной материи и нейтринных осцилляций.

Историческая справка

В 1954 году Ян Чен-Нин и Роберт Миллс расширили концепцию калибровочной теории для абелевых групп , например, квантовой электродинамики , на неабелевы группы , чтобы дать объяснение сильным взаимодействиям . ^[5] В 1957 году Чиен-Шиунг Ву продемонстрировал, что четность не сохраняется в слабом взаимодействии . ^[6] В 1961 году Шелдон Глэшоу объединил электромагнитное и слабое взаимодействия . ^[7] В 1967 году Стивен Вайнберг ^[8] и Абдус Салам ^[9] включили механизм Хиггса ^{[10] [11] [12] в} электрослабое взаимодействие Глэшоу , придав ему современную форму.

Считается, что механизм Хиггса порождает массы всех элементарных частиц в Стандартной модели. Сюда входят массы W- и Z-бозонов , а также массы фермионов , т.е. кварков и лептонов .

После того, как в ЦЕРНе в 1973 году были открыты нейтральные слабые токи , вызванные обменом Z-бозона , ^{[13] [14] [15] [16]} электрослабая теория получила широкое распространение, и Глэшоу, Салам и Вайнберг разделили Нобелевскую премию по физике 1979 года за обнаружив это. Бозоны W ^± и Z0 ^были открыты экспериментально в 1983 г.; и соотношение их масс оказалось таким, как предсказывала Стандартная модель. ^[17]

Теория сильного взаимодействия (т.е. квантовая хромодинамика , КХД), в развитие которой внесли свой вклад, приобрела свою современную форму в 1973–74 годах, когда была предложена асимптотическая свобода ^{[18] [19]} (развитие, которое сделало КХД основным направлением теоретических исследований). ) ^[20] и эксперименты подтвердили, что адроны состоят из дробно заряженных кварков. ^{[21] [22]}

Термин «Стандартная модель» был введен Абрахамом Пайсом и Сэмом Трейманом в 1975 году ^[23] применительно к электрослабой теории с четырьмя кварками. ^[24] Стивен Вайнберг с тех пор заявил о приоритете, объяснив, что он выбрал термин «Стандартная модель» из чувства скромности ^{[25] [26] [27] [ нужен лучший источник ]} и использовал его в 1973 году во время доклада в Экс- ан-Прованс во Франции. ^[28]

Содержание частиц

Стандартная модель включает представителей нескольких классов элементарных частиц, которые, в свою очередь, можно отличить по другим характеристикам, таким как цветовой заряд .

Все частицы можно резюмировать следующим образом:

• в
• т
• е

Примечания :
[†]Антиэлектрон (
е⁺
) условно называют « позитроном ».

Фермионы

Стандартная модель включает 12 элементарных частиц со спином 1/2 , известных как фермионы . ^[29] Фермионы соблюдают принцип Паули , означающий, что два идентичных фермиона не могут одновременно занимать одно и то же квантовое состояние. ^[30] Каждому фермиону соответствует античастица , то есть частицы, обладающие соответствующими свойствами, за исключением противоположных зарядов . ^[31] Фермионы классифицируются в зависимости от того, как они взаимодействуют, что определяется зарядами, которые они несут, на две группы: кварки и лептоны . Внутри каждой группы пары частиц, демонстрирующие схожее физическое поведение, затем группируются в поколения (см. таблицу). Каждый член поколения имеет большую массу, чем соответствующая частица предыдущих поколений. Таким образом, существует три поколения кварков и лептонов. ^[32] Поскольку частицы первого поколения не распадаются, они состоят из обычной ( барионной ) материи. В частности, все атомы состоят из электронов, вращающихся вокруг атомного ядра и в конечном итоге состоящих из верхних и нижних кварков. С другой стороны, заряженные частицы второго и третьего поколений распадаются с очень коротким периодом полураспада и их можно наблюдать только в средах с высокими энергиями. Нейтрино всех поколений также не распадаются и пронизывают Вселенную, но редко взаимодействуют с барионной материей.

Всего кварков шесть: верхний , нижний , очаровательный , странный , верхний и нижний . ^{[29] [32]} Кварки несут цветовой заряд и, следовательно, взаимодействуют посредством сильного взаимодействия . Явление ограничения цвета приводит к тому, что кварки прочно связываются друг с другом, образуя нейтральные по цвету составные частицы, называемые адронами ; кварки не могут существовать индивидуально и всегда должны связываться с другими кварками. Адроны могут содержать как пару кварк-антикварк ( мезоны ), так и три кварка ( барионы ). ^[33] Легчайшими барионами являются нуклоны : протон и нейтрон . Кварки также несут электрический заряд и слабый изоспин и, таким образом, взаимодействуют с другими фермионами посредством электромагнетизма и слабого взаимодействия . Шесть лептонов состоят из электрона , электронного нейтрино , мюона , мюонного нейтрино , тау и тау-нейтрино . Лептоны не несут цветового заряда и не реагируют на сильное взаимодействие. Основные лептоны несут электрический заряд -1 е , а три нейтрино несут нейтральный электрический заряд. Таким образом, на движение нейтрино влияют только слабое взаимодействие и гравитация , что затрудняет их наблюдение.

Калибровочные бозоны

Взаимодействия в Стандартной модели. Все диаграммы Фейнмана в модели построены из комбинаций этих вершин. q — любой кварк, g — глюон, X — любая заряженная частица, γ — фотон, f — любой фермион, m — любая частица с массой (возможно, за исключением нейтрино), m _B — любой бозон с массой. На диаграммах с несколькими метками частиц, разделенными знаком /, выбирается одна метка частицы. На диаграммах метки частиц разделены знаком | метки должны быть выбраны в том же порядке. Например, в электрослабом случае четырех бозонов действительными диаграммами являются WWWW, WWZZ, WWγγ, WWZγ. Также допускается сопряжение каждой перечисленной вершины (изменение направления стрелок). ^[34]

Стандартная модель включает 4 вида калибровочных бозонов со спином 1 ^[29] , причем бозоны представляют собой квантовые частицы, содержащие целочисленный спин. Калибровочные бозоны определяются как носители силы , поскольку они ответственны за реализацию фундаментальных взаимодействий . Стандартная модель объясняет, что четыре фундаментальные силы возникают в результате взаимодействий, при этом фермионы обмениваются виртуальными частицами-носителями силы, тем самым опосредуя силы. В макроскопическом масштабе это проявляется как сила . ^[35] В результате они не следуют принципу Паули, ограничивающему фермионы; бозоны не имеют теоретического ограничения на свою пространственную плотность . Типы калибровочных бозонов описаны ниже.

• Электромагнетизм : Фотоны передают электромагнитную силу, ответственную за взаимодействие между электрически заряженными частицами. Фотон безмассовый и описывается теорией квантовой электродинамики (КЭД).
• Сильные взаимодействия : глюоны опосредуют сильные взаимодействия, которые связывают кварки друг с другом, влияя на цветовой заряд , причем взаимодействия описываются в теории квантовой хромодинамики (КХД). У них нет массы, и существует восемь различных глюонов, каждый из которых обозначается комбинацией заряда цвета и антицвета (например, красного и антизеленого). ^{[примечание 2]} Поскольку глюоны обладают эффективным цветовым зарядом, они также могут взаимодействовать между собой.
• Слабые взаимодействия :
  Вт⁺
  ,
  Вт⁻
  , и
  З
  Калибровочные бозоны опосредуют слабые взаимодействия между всеми фермионами, ответственные за радиоактивность . Они содержат массу,
  З
  имеющий большую массу, чем
  Вт^±
  . Слабые взаимодействия с участием
  Вт^±
  действуют только на левые частицы и правые античастицы .
  Вт^±
  несет электрический заряд +1 и -1 и участвует в электромагнитном взаимодействии. Электрически нейтральный
  З
  бозон взаимодействует как с левыми частицами, так и с правыми античастицами. Эти три калибровочных бозона вместе с фотонами группируются вместе, как посредники электрослабого взаимодействия.
• Гравитация : в настоящее время она не объяснена в Стандартной модели, поскольку гипотетическая частица-посредник гравитон была предложена, но не наблюдалась. ^[37] Это связано с несовместимостью квантовой механики и общей теории относительности Эйнштейна , которая считается лучшим объяснением гравитации. В общей теории относительности гравитация объясняется как геометрическое искривление пространства-времени. ^[38]

Расчеты диаграммы Фейнмана , которые представляют собой графическое представление приближения теории возмущений , используют «частицы-посредники силы», и при их применении для анализа экспериментов по рассеянию высоких энергий они находятся в разумном согласии с данными. Однако теория возмущений (а вместе с ней и концепция «частицы, передающей силу») терпит неудачу в других ситуациях. К ним относятся низкоэнергетическая квантовая хромодинамика, связанные состояния и солитоны . Взаимодействия между всеми частицами, описываемыми Стандартной моделью, суммированы диаграммами в правой части этого раздела.

бозон Хиггса

Частица Хиггса — это массивная скалярная элементарная частица, выдвинутая Питером Хиггсом в 1964 году, когда он показал, что теорема Голдстоуна 1962 года (общая непрерывная симметрия, которая спонтанно нарушается) обеспечивает третью поляризацию массивного векторного поля. Следовательно, первоначальный скалярный дублет Голдстоуна, массивная частица с нулевым спином, был предложен как бозон Хиггса и является ключевым строительным блоком Стандартной модели. ^[39] Он не имеет собственного спина и по этой причине классифицируется как бозон со спином 0. ^[29]

Бозон Хиггса играет уникальную роль в Стандартной модели, объясняя, почему другие элементарные частицы, за исключением фотона и глюона , имеют массу. В частности, бозон Хиггса объясняет, почему фотон не имеет массы, а бозоны W и Z очень тяжелы. Массы элементарных частиц и различия между электромагнетизмом (опосредованным фотоном) и слабым взаимодействием (опосредованным W- и Z-бозонами) имеют решающее значение для многих аспектов структуры микроскопической (и, следовательно, макроскопической) материи. В электрослабой теории бозон Хиггса порождает массы лептонов (электрона, мюона и тау) и кварков. Поскольку бозон Хиггса массивен, он должен взаимодействовать сам с собой.

Поскольку бозон Хиггса — очень массивная частица, а также распадается почти сразу после создания, его может наблюдать и регистрировать только ускоритель частиц очень высокой энергии . Эксперименты по подтверждению и определению природы бозона Хиггса с использованием Большого адронного коллайдера (БАК) в ЦЕРН начались в начале 2010 года и проводились на Теватроне Фермилаборатории до его закрытия в конце 2011 года . Математическая непротиворечивость Стандартной модели требует, чтобы любой механизм способные генерировать массы элементарных частиц, должны стать видимыми ^{[ необходимы разъяснения ]} при энергиях выше1,4  ТэВ ; ^[40] поэтому БАК (предназначенный для столкновения двухПучки протонов с энергией 7 ТэВ ) был создан, чтобы ответить на вопрос, существует ли бозон Хиггса на самом деле. ^[41]

4 июля 2012 года два эксперимента на БАКе ( ATLAS и CMS ) независимо друг от друга сообщили, что обнаружили новую частицу с массой около125  ГэВ/ с ² (около 133 масс протона, порядка10–25 ^кг ), что «согласуется с бозоном Хиггса»  . ^{[42] [43]} 13 марта 2013 года было подтверждено, что это искомый бозон Хиггса. ^{[44] [45]}

Теоретические аспекты

Построение лагранжиана стандартной модели.

Технически квантовая теория поля обеспечивает математическую основу Стандартной модели, в которой лагранжиан контролирует динамику и кинематику теории. Каждый вид частиц описывается в терминах динамического поля , пронизывающего пространство-время . ^[46] Построение Стандартной модели происходит в соответствии с современным методом построения большинства теорий поля: сначала постулируется набор симметрий системы, а затем записывается наиболее общий перенормируемый лагранжиан из его частиц (поля) содержания, который наблюдает эти симметрии.

Глобальная симметрия Пуанкаре постулируется для всех релятивистских квантовых теорий поля . Она состоит из знакомой трансляционной симметрии , вращательной симметрии и инвариантности инерциальной системы отсчета, центральной для специальной теории относительности . Локальная калибровочная симметрия SU(3)×SU(2)×U(1) – это внутренняя симметрия , которая по существу определяет Стандартную модель. Грубо говоря, три фактора калибровочной симметрии порождают три фундаментальных взаимодействия. Поля попадают в разные представления различных групп симметрии Стандартной модели (см. таблицу). При написании наиболее общего лагранжиана оказывается, что динамика зависит от 19 параметров, числовые значения которых устанавливаются экспериментально. Параметры сведены в таблицу (которая становится доступной при нажатии кнопки «Показать») выше.

Сектор квантовой хромодинамики

Сектор квантовой хромодинамики (КХД) определяет взаимодействия между кварками и глюонами, которые представляют собой калибровочную теорию Янга – Миллса с симметрией SU (3), порожденную . Поскольку лептоны не взаимодействуют с глюонами, этот сектор на них не влияет. Лагранжиан Дирака кварков, связанных с глюонными полями, определяется выражением ${\displaystyle T^{a}=\lambda ^{a}/2}$

$${\displaystyle {\mathcal {L}}_{\text{QCD}}={\overline {\psi }}i\gamma ^{\mu }D_{\mu }\psi -{\frac {1}{4}}G_{\mu \nu }^{a}G_{a}^{\mu \nu },}$$

где — трехкомпонентный вектор-столбец спиноров Дирака , каждый элемент которого относится к кварковому полю с определенным цветовым зарядом (т. е. красным, синим и зеленым) и суммированием по аромату (т. е. вверх, вниз, странный и т. д.) подразумевается. ${\displaystyle \psi }$

Калибровочная ковариантная производная КХД определяется как , где ${\displaystyle D_{\mu }\equiv \partial _{\mu }-ig_{s}{\frac {1}{2}}\lambda ^{a}G_{\mu }^{a}}$

• γ ^µ — матрицы Дирака ,
• г^а
  _мкм– 8-компонентное ( ) калибровочное поле SU(3), ${\displaystyle a=1,2,\dots ,8}$
• λ^а
  — матрицы Гелл-Манна 3 × 3 , генераторы цветовой группы SU(3),
• г^a
  _μνпредставляет собой тензор напряженности глюонного поля и
• g _s — константа сильной связи.

Лагранжиан КХД инвариантен относительно локальных калибровочных преобразований SU(3); т.е. преобразования вида , где – унитарная матрица с определителем 1, что делает ее членом группы SU(3), и является произвольной функцией пространства-времени. ${\displaystyle \psi \rightarrow \psi '=U\psi }$ ${\displaystyle U=e^{-ig_{s}\lambda ^{a}\phi ^{a}(x)}}$ ${\displaystyle 3\times 3}$ ${\displaystyle \phi ^{a}(x)}$

Электрослабый сектор

Электрослабый сектор представляет собой калибровочную теорию Янга–Миллса с группой симметрии U(1) × SU(2) _L ,

$${\displaystyle {\mathcal {L}}_{\text{EW}}={\overline {Q}}_{Lj}i\gamma ^{\mu }D_{\mu }Q_{Lj}+{\overline {u}}_{Rj}i\gamma ^{\mu }D_{\mu }u_{Rj}+{\overline {d}}_{Rj}i\gamma ^{\mu }D_{\mu }d_{Rj}+{\overline {\ell }}_{Lj}i\gamma ^{\mu }D_{\mu }\ell _{Lj}+{\overline {e}}_{Rj}i\gamma ^{\mu }D_{\mu }e_{Rj}-{\tfrac {1}{4}}W_{a}^{\mu \nu }W_{\mu \nu }^{a}-{\tfrac {1}{4}}B^{\mu \nu }B_{\mu \nu },}$$

где нижний индекс суммируется по трем поколениям фермионов; , и – кварковые поля левого дублетного, правостороннего синглетного типа вверх и правого синглетного типа нижнего типа; и – левые дублетные и правые синглетные лептонные поля. ${\displaystyle j}$ ${\displaystyle Q_{L},u_{R}}$ ${\displaystyle d_{R}}$ ${\displaystyle \ell _{L}}$ ${\displaystyle e_{R}}$

Электрослабая калибровочная ковариантная производная определяется как , где ${\displaystyle D_{\mu }\equiv \partial _{\mu }-ig'{\tfrac {1}{2}}Y_{\text{W}}B_{\mu }-ig{\tfrac {1}{2}}{\vec {\tau }}_{\text{L}}{\vec {W}}_{\mu }}$

• B _µ — калибровочное поле U(1),
• Y _W – слабый гиперзаряд – генератор группы U(1),
• W → _µ — 3-компонентное калибровочное поле SU(2),
• τ _L → — матрицы Паули — бесконечно малые генераторы группы SU(2) — с индексом L, указывающим, что они действуют только на лево -киральные фермионы,
• g' и g — константы связи U(1) и SU(2) соответственно,
• ${\displaystyle W^{a\mu \nu }}$( ) и – тензоры напряженности поля для слабых полей изоспина и слабого гиперзаряда. ${\displaystyle a=1,2,3}$ ${\displaystyle B^{\mu \nu }}$

Заметим, что добавление массовых членов фермиона в электрослабый лагранжиан запрещено, поскольку члены вида не соблюдают калибровочную инвариантность U(1) × SU(2) _L. Невозможно также добавить явные массовые члены для калибровочных полей U(1) и SU(2). Механизм Хиггса отвечает за генерацию масс калибровочных бозонов, а массы фермионов возникают в результате взаимодействий типа Юкавы с полем Хиггса. ${\displaystyle m{\overline {\psi }}\psi }$

сектор Хиггса

В Стандартной модели поле Хиггса представляет собой дублет комплексных скалярных полей с четырьмя степенями свободы: ${\displaystyle \operatorname {SU} (2)_{\text{L}}}$

$${\displaystyle \varphi ={\begin{pmatrix}\varphi ^{+}\\\varphi ^{0}\end{pmatrix}}={\frac {1}{\sqrt {2}}}{\begin{pmatrix}\varphi _{1}+i\varphi _{2}\\\varphi _{3}+i\varphi _{4}\end{pmatrix}},}$$

${\displaystyle Q}$ ${\displaystyle Y_{\text{W}}}$

$${\displaystyle {\mathcal {L}}_{\text{H}}=\left(D_{\mu }\varphi \right)^{\dagger }\left(D^{\mu }\varphi \right)-V(\varphi ),}$$

${\displaystyle D_{\mu }}$ ${\displaystyle V(\varphi )}$ ${\displaystyle W_{\mu }^{a}}$ ${\displaystyle B_{\mu }}$ ${\displaystyle \varphi }$

$${\displaystyle V(\varphi )=-\mu ^{2}\varphi ^{\dagger }\varphi +\lambda \left(\varphi ^{\dagger }\varphi \right)^{2},}$$

значение вакуума ${\displaystyle \mu ^{2}>0}$ ${\displaystyle \varphi }$ ${\displaystyle \lambda >0}$ ${\displaystyle \varphi }$

Минимум потенциала вырожден с бесконечным числом эквивалентных решений основного состояния , что происходит при . Можно выполнить калибровочное преобразование так , что основное состояние преобразуется в базис где и . Это нарушает симметрию основного состояния. Ожидаемое значение момента теперь становится ${\displaystyle \varphi ^{\dagger }\varphi ={\tfrac {\mu ^{2}}{2\lambda }}}$ ${\displaystyle \varphi }$ ${\displaystyle \varphi _{1}=\varphi _{2}=\varphi _{4}=0}$ ${\displaystyle \varphi _{3}={\tfrac {\mu }{\sqrt {\lambda }}}\equiv v}$ ${\displaystyle \varphi }$

$${\displaystyle \langle \varphi \rangle ={\frac {1}{\sqrt {2}}}{\begin{pmatrix}0\\v\end{pmatrix}},}$$

${\displaystyle v}$246 ГэВ/ c ²

После нарушения симметрии массы и определяются как и , что можно рассматривать как предсказания теории. Фотон остается безмассовым. Масса бозона Хиггса равна . Поскольку и являются свободными параметрами, массу Хиггса нельзя было предсказать заранее, и ее приходилось определять экспериментально. ${\displaystyle {\text{W}}}$ ${\displaystyle {\text{Z}}}$ ${\displaystyle m_{\text{W}}={\frac {1}{2}}gv}$ ${\displaystyle m_{\text{Z}}={\frac {1}{2}}{\sqrt {g^{2}+g'^{2}}}v}$ ${\displaystyle m_{\text{H}}={\sqrt {2\mu ^{2}}}={\sqrt {2\lambda }}v}$ ${\displaystyle \mu }$ ${\displaystyle \lambda }$

сектор Юкава

Условия взаимодействия Юкавы :

$${\displaystyle {\mathcal {L}}_{\text{Yukawa}}=(Y_{\text{u}})_{mn}({\bar {Q}}_{\text{L}})_{m}{\tilde {\varphi }}(u_{\text{R}})_{n}+(Y_{\text{d}})_{mn}({\bar {Q}}_{\text{L}})_{m}\varphi (d_{\text{R}})_{n}+(Y_{\text{e}})_{mn}({\bar {\ell }}_{\text{L}})_{m}{\varphi }(e_{\text{R}})_{n}+\mathrm {h.c.} }$$

где , и — матрицы связей Юкавы размером 3 × 3 , где член mn обозначает связь поколений m и n , а hc означает эрмитово сопряжение предыдущих членов. Поля и представляют собой левые кварковые и лептонные дублеты. Точно так же и являются правыми кварками верхнего типа, кварками нижнего типа и лептонными синглетами. Наконец , это дублет Хиггса и его зарядово-сопряженное состояние. ${\displaystyle Y_{\text{u}}}$ ${\displaystyle Y_{\text{d}}}$ ${\displaystyle Y_{\text{e}}}$ ${\displaystyle Q_{\text{L}}}$ ${\displaystyle \ell _{\text{L}}}$ ${\displaystyle u_{\text{R}},d_{\text{R}}}$ ${\displaystyle e_{\text{R}}}$ ${\displaystyle \varphi }$ ${\displaystyle {\tilde {\varphi }}=i\tau _{2}\varphi ^{*}}$

Члены Юкавы инвариантны относительно калибровочной симметрии Стандартной модели и генерируют массы для всех фермионов после спонтанного нарушения симметрии. ${\displaystyle \operatorname {SU} (2)_{\text{L}}\times \operatorname {U} (1)_{\text{Y}}}$

Фундаментальные взаимодействия

Стандартная модель описывает три из четырех фундаментальных взаимодействий в природе; только гравитация остается необъяснимой. В Стандартной модели такое взаимодействие описывается как обмен бозонами между затронутыми объектами, такими как фотон для электромагнитного взаимодействия и глюон для сильного взаимодействия. Эти частицы называются носителями силы или частицами -посланниками . ^[47]

Сила тяжести

Несмотря на то, что гравитация является, пожалуй, самым известным фундаментальным взаимодействием, она не описывается Стандартной моделью из-за противоречий, возникающих при объединении общей теории относительности, современной теории гравитации и квантовой механики. Однако гравитация настолько слаба в микроскопических масштабах, что ее практически невозможно измерить. Гравитон постулируется как частица-посредник.

Электромагнетизм

Электромагнетизм — единственная сила дальнего действия в Стандартной модели. Это опосредовано фотонами и парами электрического заряда. ^[49] Электромагнетизм ответственен за широкий спектр явлений, включая структуру атомной электронной оболочки , химические связи , электрические цепи и электронику . Электромагнитные взаимодействия в Стандартной модели описываются квантовой электродинамикой.

Слабая ядерная сила

Слабое взаимодействие ответственно за различные формы распада частиц , такие как бета-распад . Он слабый и короткодействующий из-за того, что слабые частицы-посредники — W- и Z-бозоны — обладают массой. W-бозоны обладают электрическим зарядом и опосредуют взаимодействия, которые изменяют тип частицы (называемый ароматом) и заряд. Взаимодействия, опосредованные W-бозонами, представляют собой взаимодействия заряженных токов . Z-бозоны нейтральны и опосредуют взаимодействия нейтральных токов, которые не меняют аромат частиц. Таким образом, Z-бозоны подобны фотону, за исключением того, что они массивны и взаимодействуют с нейтрино. Слабое взаимодействие также является единственным взаимодействием, нарушающим четность и CP . Нарушение четности максимально для взаимодействий заряженных токов, поскольку W-бозон взаимодействует исключительно с левыми фермионами и правыми антифермионами.

В Стандартной модели слабое взаимодействие понимается в терминах электрослабой теории, которая утверждает, что слабое и электромагнитное взаимодействия объединяются в одно электрослабое взаимодействие при высоких энергиях.

Сильная ядерная сила

Сильное ядерное взаимодействие отвечает за адронное и ядерное связывание . Это опосредовано глюонами, которые взаимодействуют с цветовым зарядом. Поскольку сами глюоны обладают цветовым зарядом, сильное взаимодействие демонстрирует удержание и асимптотическую свободу . Удержание означает, что только нейтральные по цвету частицы могут существовать изолированно, поэтому кварки могут существовать только в адронах, а не изолированно, при низких энергиях. Асимптотическая свобода означает, что сильное взаимодействие становится слабее по мере увеличения масштаба энергии. Сильная сила подавляет электростатическое отталкивание протонов и кварков в ядрах и адронах соответственно на соответствующих масштабах.

В то время как кварки связаны в адронах фундаментальным сильным взаимодействием, которое опосредовано глюонами, нуклоны связаны возникающим явлением, называемым остаточным сильным взаимодействием или ядерным взаимодействием . Это взаимодействие опосредовано мезонами, такими как пион . Цветовые заряды внутри нуклона компенсируются, то есть большая часть глюонных и кварковых полей компенсируется за пределами нуклона. Однако некоторый остаток «утекает», проявляясь в виде обмена виртуальными мезонами, что вызывает силу притяжения между нуклонами. (Фундаментальное) сильное взаимодействие описывается квантовой хромодинамикой, которая является компонентом Стандартной модели.

Тесты и прогнозы

Стандартная модель предсказала существование W- и Z-бозонов , глюона , топ-кварка и очарованного кварка , а также предсказала многие их свойства до того, как эти частицы были обнаружены. Предсказания были экспериментально подтверждены с хорошей точностью. ^[50]

Стандартная модель также предсказала существование бозона Хиггса , который был обнаружен в 2012 году на Большом адронном коллайдере , последней фундаментальной частицы, предсказанной Стандартной моделью, которая должна быть экспериментально подтверждена. ^[51]

Проблемы

Нерешенная задача по физике :

• Что порождает Стандартную модель физики элементарных частиц?
• Почему массы частиц и константы связи имеют значения, которые мы измеряем?
• Почему существует три поколения частиц?
• Почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии ?
• Какое место в модели занимает темная материя ? Состоит ли он вообще из одной или нескольких новых частиц?

(еще нерешенные задачи по физике)

Самосогласованность Стандартной модели (в настоящее время сформулированной как неабелева калибровочная теория, квантованная посредством интегралов по путям) математически не доказана. Хотя существуют регуляризованные версии, полезные для приближенных вычислений (например, калибровочная теория решетки ), неизвестно, сходятся ли они (в смысле элементов S-матрицы) в пределе, когда регулятор удаляется. Ключевым вопросом, связанным с согласованностью, является проблема существования Янга – Миллса и проблема разрыва масс.

Эксперименты показывают, что нейтрино имеют массу , которую не допускала классическая Стандартная модель. ^[52] Чтобы учесть этот вывод, классическую Стандартную модель можно модифицировать, включив в нее массу нейтрино, хотя неясно, как именно это следует сделать.

Если настаивать на использовании только частиц Стандартной модели, этого можно добиться, добавив неперенормируемое взаимодействие лептонов с бозоном Хиггса. ^[53] На фундаментальном уровне такое взаимодействие возникает в механизме качелей , когда к теории добавляются тяжелые правые нейтрино. Это естественно в лево-правом симметричном расширении Стандартной модели ^{[54] [55]} и в некоторых теориях Великого объединения . ^[56] Пока появляется новая физика ниже или около 10 ¹⁴ ГэВ , массы нейтрино могут иметь правильный порядок величины.

Теоретические и экспериментальные исследования пытались расширить Стандартную модель до единой теории поля или теории всего , полной теории, объясняющей все физические явления, включая константы. Недостатки Стандартной модели, которые мотивируют такие исследования, включают:

• Модель не объясняет гравитацию , хотя физическое подтверждение существования теоретической частицы, известной как гравитон , в некоторой степени объясняет это. Хотя Стандартная модель рассматривает сильные и электрослабые взаимодействия, она не дает последовательного объяснения канонической теории гравитации, общей теории относительности , с точки зрения квантовой теории поля . Причина этого, среди прочего, в том, что квантово-полевые теории гравитации обычно терпят неудачу, не достигнув масштаба Планка . Как следствие, у нас нет надежной теории очень ранней Вселенной.
• Некоторые физики считают это специальным и неэлегантным подходом, требующим 19 числовых констант, значения которых не связаны между собой и произвольны. ^[57] Хотя Стандартная модель в ее нынешнем виде может объяснить, почему нейтрино имеют массу, особенности массы нейтрино до сих пор неясны. Считается, что для объяснения массы нейтрино потребуются дополнительные 7 или 8 констант, которые также являются произвольными параметрами. ^[58]
• Механизм Хиггса порождает проблему иерархии , если какая-то новая физика (связанная с Хиггсом) присутствует в масштабах высоких энергий. В этих случаях, чтобы слабый масштаб был намного меньше масштаба Планка , требуется серьезная точная настройка параметров; однако существуют и другие сценарии, включающие квантовую гравитацию , в которых такой точной настройки можно избежать. ^[59] Существуют также проблемы квантовой тривиальности , которые предполагают, что может оказаться невозможным создать последовательную квантовую теорию поля, включающую элементарные скалярные частицы. ^[60]
• Эта модель несовместима с новой космологической моделью Lambda-CDM . Разногласия включают отсутствие объяснения в Стандартной модели физики элементарных частиц наблюдаемого количества холодной темной материи (CDM) и ее вклада в темную энергию , которые на много порядков слишком велики. Также трудно учесть наблюдаемое преобладание материи над антиматерией ( асимметрия материи / антиматерии ). Изотропия и однородность видимой Вселенной на больших расстояниях, по-видимому, требуют такого механизма, как космическая инфляция , который также представляет собой расширение Стандартной модели.

В настоящее время ни одна предложенная теория всего не получила широкого признания или проверки.

Смотрите также

• Теория Янга – Миллса
• Фундаментальное взаимодействие :
  • Квантовая электродинамика
  • Сильное взаимодействие : Цветовой заряд , Квантовая хромодинамика , Кварковая модель.
  • Слабое взаимодействие : Электрослабое взаимодействие , Фермиевское взаимодействие , Слабый гиперзаряд , Слабый изоспин
• Калибровочная теория : Введение в калибровочную теорию
• Поколение
• Механизм Хиггса : Бозон Хиггса , Альтернативы стандартной модели Хиггса
• лагранжиан
• Открытые вопросы: CP-нарушение , Массы нейтрино , КХД-вещество , Квантовая тривиальность
• Квантовая теория поля
• Стандартная модель: математическая формулировка физики за пределами Стандартной модели .
• Электрический дипольный момент электрона

Примечания

1. Существуют математические вопросы, касающиеся квантовых теорий поля, которые все еще обсуждаются (см., например, полюс Ландау ), но все предсказания, извлеченные из Стандартной модели с помощью современных методов, применимых к текущим экспериментам, являются самосогласованными. ^[2]
2. Хотя математически существуют девять комбинаций цвета и антицвета, глюоны образуют частицы октета цвета. Поскольку одна цветосимметричная комбинация является линейной и образует цветные синглетные частицы, существует восемь возможных глюонов. ^[36]

Рекомендации

1. Р. Ортер (2006). Теория почти всего: Стандартная модель, невоспетый триумф современной физики (изд. Kindle). Группа Пингвин . п. 2. ISBN 978-0-13-236678-6. Проверено 28 марта 2022 г.^{[ мертвая ссылка ]}
2. Р. Манн (2010). «25». Введение в физику элементарных частиц и Стандартную модель . ЦРК Пресс . ISBN 978-1-4200-8298-2.
3. Прощай, Деннис (11 сентября 2023 г.). «Не ждите, что «Теория всего» все объяснит» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано из оригинала 11 сентября 2023 года . Проверено 11 сентября 2023 г.
4. Кэрролл, Шон М.; Роудс, Закари Х.; Левен, Джон (2007). Темная материя, темная энергия: темная сторона Вселенной. Путеводитель, часть 2. Шантильи, Вирджиния: Учебная компания . п. 59. ИСБН 978-1-59803-350-2. OCLC  288435552 . Проверено 28 марта 2022 г. ...Стандартная модель физики элементарных частиц: современная теория элементарных частиц и их взаимодействий... Она, строго говоря, не включает гравитацию, хотя часто удобно включать гравитоны в число известных частиц природы...
5. Ян, Китай ; Миллс, Р. (1954). «Сохранение изотопического спина и инвариантности изотопной калибровки». Физический обзор . 96 (1): 191–195. Бибкод : 1954PhRv...96..191Y. дои : 10.1103/PhysRev.96.191 .
6. Чо, Адриан (5 февраля 2021 г.). «Почтовая марка в честь женщины-физика, которая, по мнению многих, должна была получить Нобелевскую премию».
7. С. Л. Глэшоу (1961). «Частичные симметрии слабых взаимодействий». Ядерная физика . 22 (4): 579–588. Бибкод : 1961NucPh..22..579G. дои : 10.1016/0029-5582(61)90469-2.
8. С. Вайнберг (1967). «Модель лептонов». Письма о физических отзывах . 19 (21): 1264–1266. Бибкод : 1967PhRvL..19.1264W. дои : 10.1103/PhysRevLett.19.1264 .
9. А. Салам (1968). Н. Свартхольм (ред.). Физика элементарных частиц: релятивистские группы и аналитичность . Восьмой Нобелевский симпозиум. Стокгольм: Альмкувист и Викселл. п. 367.
10. Ф. Энглерт; Р. Браут (1964). «Нарушенная симметрия и масса калибровочных векторных мезонов». Письма о физических отзывах . 13 (9): 321–323. Бибкод : 1964PhRvL..13..321E. дои : 10.1103/PhysRevLett.13.321 .
11. П.В. Хиггс (1964). «Нарушенные симметрии и массы калибровочных бозонов». Письма о физических отзывах . 13 (16): 508–509. Бибкод : 1964PhRvL..13..508H. doi : 10.1103/PhysRevLett.13.508 .
12. Г.С. Гуральник; Ч.Р. Хаген; TWB Киббл (1964). «Глобальные законы сохранения и безмассовые частицы». Письма о физических отзывах . 13 (20): 585–587. Бибкод : 1964PhRvL..13..585G. дои : 10.1103/PhysRevLett.13.585 .
13. Ф. Дж. Хасерт; и другие. (1973). «Поиски упругого рассеяния электронов мюон-нейтрино». Буквы по физике Б. 46 (1): 121. Бибкод : 1973PhLB...46..121H. дои : 10.1016/0370-2693(73)90494-2.
14. Ф. Дж. Хасерт; и другие. (1973). «Наблюдение нейтриноподобных взаимодействий без мюона или электрона в нейтринном эксперименте Гаргамеля». Буквы по физике Б. 46 (1): 138. Бибкод : 1973PhLB...46..138H. дои : 10.1016/0370-2693(73)90499-1.
15. Ф. Дж. Хасерт; и другие. (1974). «Наблюдение нейтриноподобных взаимодействий без мюона или электрона в нейтринном эксперименте Гаргамеля». Ядерная физика Б . 73 (1): 1. Бибкод : 1974NuPhB..73....1H. дои : 10.1016/0550-3213(74)90038-8.
16. Д. Хайдт (4 октября 2004 г.). «Открытие слабых нейтральных токов». ЦЕРН Курьер . Проверено 8 мая 2008 г.
17. Гайяр, Мэри К .; Граннис, Пол Д.; Скиулли, Фрэнк Дж. (январь 1999 г.). «Стандартная модель физики элементарных частиц». Обзоры современной физики . 71 (2): С96–С111. arXiv : hep-ph/9812285 . Бибкод : 1999RvMPS..71...96G. doi : 10.1103/RevModPhys.71.S96. S2CID  119012610.
18. DJ Гросс; Ф. Вильчек (1973). «Ультрафиолетовое поведение неабелевых калибровочных теорий». Письма о физических отзывах . 30 (26): 1343–1346. Бибкод : 1973PhRvL..30.1343G. дои : 10.1103/PhysRevLett.30.1343 .
19. HD Политцер (1973). «Надежные пертурбативные результаты для сильных взаимодействий» (PDF) . Письма о физических отзывах . 30 (26): 1346–1349. Бибкод : 1973PhRvL..30.1346P. дои : 10.1103/PhysRevLett.30.1346 . Архивировано (PDF) из оригинала 19 июля 2018 года.
20. Дин Риклз (2014). Краткая история теории струн: от дуальных моделей к М-теории . Спрингер, с. 11 н. 22.
21. Обер, Дж.; и другие. (1974). «Экспериментальное наблюдение тяжелой частицы J». Письма о физических отзывах . 33 (23): 1404–1406. Бибкод : 1974PhRvL..33.1404A. дои : 10.1103/PhysRevLett.33.1404 .
22. Огюстен, Дж.; и другие. (1974). «Открытие узкого резонанса в e+e−-аннигиляции». Письма о физических отзывах . 33 (23): 1406–1408. Бибкод : 1974PhRvL..33.1406A. дои : 10.1103/PhysRevLett.33.1406 .
23. Паис, А.; Трейман, С.Б. (1975). «Сколько существует квантовых чисел очарования?». Письма о физических отзывах . 35 (23): 1556–1559. Бибкод : 1975PhRvL..35.1556P. doi :10.1103/PhysRevLett.35.1556.
24. Цао, Тянь Юй (1 октября 2019 г.). Концептуальное развитие теорий поля XX века. Издательство Кембриджского университета (опубликовано в 1998 г.). п. 320. дои : 10.1017/9781108566926. ISBN 978-1-108-56692-6. S2CID  243686857.
25. Модель — это представление реальности, тогда как теория — это объяснение реальности; эта статья в Википедии и некоторая литература относятся к Стандартной модели как к теории.
26. Вайнберг, Стивен. «Этот мир и Вселенная». YouTube . Переговоры в Google . Проверено 29 марта 2022 г.
27. «Всемирный фестиваль науки». YouTube . 2015 . Проверено 29 марта 2022 г.
28. "Вопросы и ответы со знаменосцем Стивеном Вайнбергом" .
29. «Стандартная модель». Национальная ускорительная лаборатория SLAC . Архивировано из оригинала 20 июня 2006 года . Проверено 18 января 2024 г.
30. Эйсерт, Йенс (22 января 2013 г.). «Принцип Паули, перезагрузка». Физика . 6 : 8.arXiv : 1210.5531 . doi : 10.1103/PhysRevLett.110.040404.
31. «Что такое антивещество?». Научный американец . 24 января 2002 г. Архивировано из оригинала 31 марта 2014 г. Проверено 19 января 2024 г.
32. «Стандартная модель — шпаргалка по физике ATLAS» (PDF) . АТЛАС . ЦЕРН . Проверено 19 января 2024 г.
33. «Цветной заряд и ограничение». Университет Питтсбурга . Архивировано из оригинала 22 марта 2002 года . Проверено 8 января 2024 г.
34. Линдон, Джек (2020). Коллайдерные исследования темной энергии, темной материи и общих признаков, выходящих за рамки стандартной модели, в событиях с энергичной струей и большим недостающим поперечным импульсом с использованием детектора ATLAS на БАК (доктор философии). ЦЕРН.
35. Джагер, Грегг (2021). «Обменные силы в физике элементарных частиц». Основы физики . 51 (1): 13. Бибкод : 2021FoPh...51...13J. дои : 10.1007/s10701-021-00425-0. S2CID  231811425.
36. Кан, Роберт Н.; Гольдбахер, Герсон (2010). «Кварки, глюоны и джеты» ( PDF ) . Экспериментальные основы физики элементарных частиц (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета (опубликовано 31 августа 2009 г.). п. 306. ИСБН 978-0521521475. Архивировано (PDF) из оригинала 14 июля 2012 года.
37. Хупер, Дэн (19 мая 2022 г.). «Что такое Стандартная модель физики элементарных частиц и почему ученые выходят за ее рамки?». Астрономический журнал . Проверено 20 января 2024 г.
38. Баттерворт, Джон (1 июня 2014 г.). «Гравитация против Стандартной модели». Хранитель . ISSN  0261-3077 . Проверено 20 января 2024 г.
39. ГС Гуральник (2009). «История развития Гуральником, Хагеном и Кибблом теории спонтанного нарушения симметрии и калибровочных частиц». Международный журнал современной физики А. 24 (14): 2601–2627. arXiv : 0907.3466 . Бибкод : 2009IJMPA..24.2601G. дои : 10.1142/S0217751X09045431. S2CID  16298371.
40. Б.В. Ли; К. Куигг; Х. Б. Такер (1977). «Слабые взаимодействия при очень высоких энергиях: роль массы бозона Хиггса». Физический обзор D . 16 (5): 1519–1531. Бибкод : 1977PhRvD..16.1519L. doi :10.1103/PhysRevD.16.1519.
41. «Огромный коллайдер стоимостью 10 миллиардов долларов возобновляет охоту за« частицей Бога »» . Си-Эн-Эн. 11 ноября 2009 года . Проверено 4 мая 2010 г.
42. «Наблюдение новой частицы с массой 125 ГэВ». ЦЕРН. 4 июля 2012 года . Проверено 5 июля 2012 г.
43. Д. Овербай (4 июля 2012 г.). «Новая частица может стать Святым Граалем физики». Нью-Йорк Таймс . Проверено 4 июля 2012 г.
44. «Новые результаты показывают, что частица, обнаруженная в ЦЕРНе, является бозоном Хиггса» . ЦЕРН. 14 марта 2013 года . Проверено 14 июня 2020 г.
45. «Эксперименты БАК углубляют точность» . ЦЕРН. 11 июля 2017 года. Архивировано из оригинала 14 июля 2017 года . Проверено 23 июля 2017 г.
46. Грегг Джагер (2021). «Элементарные частицы квантовых полей». Энтропия . 23 (11): 1416. Бибкод : 2021Entrp..23.1416J. дои : 10.3390/e23111416 . ПМЦ 8623095 . ПМИД  34828114. 
47. «Стандартная модель». ЦЕРН . 15 декабря 2023 г.
48. «Стандартная модель частиц и взаимодействий». jhu.edu . Университет Джонса Хопкинса . Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года . Проверено 18 августа 2016 г.
49. «Стандартная модель». ЦЕРН . 4 декабря 2023 г. Проверено 17 декабря 2023 г.
50. Войт, Джулия; Винер, Герфрид; Ван дер Векен, Фредерик (2017). «Давайте выпьем кофе со Стандартной моделью физики элементарных частиц!». Физ. Образование . 52 (3): 034001. Бибкод : 2017PhyEd..52c4001W. дои : 10.1088/1361-6552/aa5b25 .
51. Альтарелли, Гвидо (2014). «Хиггс и чрезмерный успех Стандартной модели». arXiv : 1407.2122 [геп-ф].
52. «Частица-хамелеон поймана в процессе изменения» . ЦЕРН . 31 мая 2010 года . Проверено 12 ноября 2016 г.
53. С. Вайнберг (1979). «Процессы, не сохраняющие барионы и лептоны». Письма о физических отзывах . 43 (21): 1566–1570. Бибкод : 1979PhRvL..43.1566W. doi : 10.1103/PhysRevLett.43.1566.
54. П. Минковский (1977). «μ → e γ со скоростью одного распада мюона из 10 ^{9 ?».} Буквы по физике Б. 67 (4): 421–428. Бибкод : 1977PhLB...67..421M. дои : 10.1016/0370-2693(77)90435-X.
55. Р. Н. Мохапатра; Г. Сеньянович (1980). «Масса нейтрино и спонтанное несохранение четности». Письма о физических отзывах . 44 (14): 912–915. Бибкод : 1980PhRvL..44..912M. doi : 10.1103/PhysRevLett.44.912.
56. М. Гелл-Манн, П. Рамон и Р. Слански (1979). Ф. ван Ньювенхейзен и Д. З. Фридман (ред.). Супергравитация . Северная Голландия . стр. 315–321. ISBN 978-0-444-85438-4.
57. А. Блюмхофер; М. Хаттер (1997). «Семейная структура на основе периодических решений улучшенного уравнения зазора». Ядерная физика . Б484 (1): 80–96. arXiv : hep-ph/9605393 . Бибкод : 1997NuPhB.484...80B. дои : 10.1016/S0550-3213(96)00644-X.
58. Струмия, Алессандро (2006). «Массы и смешения нейтрино и...». arXiv : hep-ph/0606054 .
59. Сальвио, Альберто; Струмия, Алессандро (2018). «Агравитация». Журнал физики высоких энергий . 2014 (6): 080. arXiv : 1403.4226 . Бибкод : 2014JHEP...06..080S. doi : 10.1007/JHEP06(2014)080. ПМК 6560704 . ПМИД  31258400. 
60. DJE Каллауэй (1988). «Погоня за тривиальностью: могут ли существовать элементарные скалярные частицы?». Отчеты по физике . 167 (5): 241–320. Бибкод : 1988PhR...167..241C. дои : 10.1016/0370-1573(88)90008-7.

дальнейшее чтение

• Р. Ортер (2006). Теория почти всего: стандартная модель, невоспетый триумф современной физики . Шлейф.
• Б. А. Шумм (2004). Глубокие вещи: захватывающая дух красота физики элементарных частиц . Издательство Университета Джонса Хопкинса. ISBN 978-0-8018-7971-5.
• «Стандартная модель интерактивной графики физики элементарных частиц».

Вводные учебники

• И. Эйчисон; А. Эй (2003). Калибровочные теории в физике элементарных частиц: практическое введение . Институт физики. ISBN 978-0-585-44550-2.
• В. Грейнер; Б. Мюллер (2000). Калибровочная теория слабых взаимодействий . Спрингер. ISBN 978-3-540-67672-0.
• Г. Д. Кофлан; Дж. Э. Додд; Б.М. Грипайос (2006). Идеи физики элементарных частиц: введение для ученых . Издательство Кембриджского университета.
• DJ Гриффитс (1987). Введение в элементарные частицы . Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-60386-3.
• Г.Л. Кейн (1987). Современная физика элементарных частиц . Книги Персея. ISBN 978-0-201-11749-3.

Учебники продвинутого уровня

• Т.П. Ченг; Л. Ф. Ли (2006). Калибровочная теория физики элементарных частиц . Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-851961-4.Освещает аспекты калибровочной теории Стандартной модели.
• Дж. Ф. Донохью; Е. Голович; БР Гольштейн (1994). Динамика Стандартной модели . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-47652-2.Освещает динамические и феноменологические аспекты Стандартной модели.
• Л. О'Рейфертай (1988). Групповая структура калибровочных теорий . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-34785-3.
• Нагашима, Ёрикё (2013). Физика элементарных частиц: основы стандартной модели, том 2. Уайли. ISBN 978-3-527-64890-0.920 страниц.
• Шварц, Мэтью Д. (2014). Квантовая теория поля и Стандартная модель. Кембриджский университет. ISBN 978-1-107-03473-0.952 страницы.
• Лангакер, Пол (2009). Стандартная модель и не только. ЦРК Пресс. ISBN 978-1-4200-7907-4. 670 страниц. Освещает теоретико-групповые аспекты Стандартной модели.

Журнальная статья

• Э. С. Аберс; Б.В. Ли (1973). «Калибровочные теории». Отчеты по физике . 9 (1): 1–141. Бибкод : 1973PhR.....9....1A. дои : 10.1016/0370-1573(73)90027-6.
• М. Баак; и другие. (2012). «Электрослабое соответствие Стандартной модели после открытия нового бозона на БАК». Европейский физический журнал C . 72 (11): 2205. arXiv : 1209.2716 . Бибкод : 2012EPJC...72.2205B. doi : 10.1140/epjc/s10052-012-2205-9. S2CID  15052448.
• Ю. Хаято; и другие. (1999). «Поиск распада протона через p → νK ⁺ в большом водном черенковском детекторе». Письма о физических отзывах . 83 (8): 1529–1533. arXiv : hep-ex/9904020 . Бибкод : 1999PhRvL..83.1529H. doi : 10.1103/PhysRevLett.83.1529. S2CID  118326409.
• СФ Новаес (2000). «Стандартная модель: Введение». arXiv : hep-ph/0001283 .
• ДП Рой (1999). «Основные составляющие материи и их взаимодействия - отчет о ходе работы». arXiv : hep-ph/9912523 .
• Ф. Вильчек (2004). «Вселенная — странное место». Ядерная физика Б: Приложения к сборнику трудов . 134 :3.arXiv : astro -ph/0401347 . Бибкод : 2004NuPhS.134....3W. doi :10.1016/j.nuclphysbps.2004.08.001. S2CID  28234516.

Внешние ссылки

• Подкаст omega tau «Стандартная модель, подробно объясненная Джоном Эллисом из ЦЕРН».
• Стандартная модель на веб-сайте ЦЕРН объясняет, как взаимодействуют основные строительные блоки материи, управляемые четырьмя фундаментальными силами.
• Физика элементарных частиц: Стандартная модель, лекции Леонарда Саскинда (2010).