우주는 타오르는 별에서 고양이를 퍼링하는 고양이에 이르기까지 모든 종류의 기괴하고 아름다운 형태의 물질을 요리했습니다. "up"과 "down"이라는 전자와 두 가지 유형의 쿼크는 존재하는 모든 원자를 생산하기 위해 다양한 방법으로 혼합합니다.
그러나 당황 스럽게도이 물질 입자 (Up Quark, Down Quark 및 Electron)가 유일한 것은 아닙니다. 물리학 자들은 그들이 마지막보다 무거운 입자의 세 가지“세대”중 첫 번째를 구성한다는 것을 발견했습니다. 2 세대 및 3 세대 입자는 이국적인 고양이를 형성하기 위해 가벼운 상대방으로 변형되지만, 그렇지 않으면 동일하게 행동합니다. 마치 자연의 법칙이 3 회 구성된 것처럼 보입니다. 칼튼 대학교의 입자 물리학자인 Heather Logan은“우리는 이유를 모른다”고 말했다.
1970 년대에 물리학 자들이 처음으로 입자 물리학의 표준 모델을 해결했을 때 (알려진 기본 입자와 그 상호 작용을 설명하는 아직도 정렬되는 방정식 세트-그들은 각각의 3 가지 유형의 물질 입자가 존재하는 이유를 설명 할 수있는 깊은 원리를 찾았습니다. 아무도 코드를 깨뜨리지 않았으며, 그 질문은 크게 제쳐졌습니다. 그러나 이제 표준 모델의 건축가 중 하나 인 노벨상을 수상한 물리학자인 스티븐 와인버그 (Steven Weinberg)는 오래된 퍼즐을 부활시켰다. 86 세이자 오스틴 텍사스 대학교 (University of Texas)의 교수 인 와인버그 (Weinberg)는 최근 논문에서 Journal Physical Review d 에서 논쟁했다. 입자의 질량에 흥미로운 패턴이 앞으로 나아갈 수 있다는 것입니다.
산타 바바라 (Santa Barbara) 캘리포니아 대학교의 이론 물리학자인 앤서니 Zee는“와인버그의 논문은 어둠 속에서 약간의 번개입니다. "현장에서 갑자기 갑자기 타이탄이 이러한 문제에 대해 다시 일하고 있습니다."
.어바인 캘리포니아 대학교의 물리학자인 뮤운 첸 (Mu-Chun Chen)은“이 문제를 다시 방문하는 것이 중요하다고 생각하게되어 매우 기쁩니다. 그녀는 많은 이론가들이 포기할 준비가되어 있지만“우리는 여전히 낙관적이어야한다”고 말했다.
.표준 모델은 왜 각 입자에 질량이 있는지 예측하지 않습니다. 물리학 자들은 이러한 값을 실험적으로 측정하고 수동으로 결과를 방정식에 꽂습니다. 측정에 따르면 미세한 전자의 무게는 0.5 메가 전자 볼트 (MEV)이며, Muon 및 Tau Particle이라고하는 2 세대 및 3 세대 대응자는 각각 105 및 1,776 MEV로 스케일을 기울입니다. 마찬가지로, 1 세대 위아래 쿼크는 상대적으로 가벼운 반면, 두 번째 쿼크 세대를 포함하는 "매력"과 "이상한"쿼크는 미들급이며, 3 세대의 "상단"및 "하단"쿼크는 무겁고, 상단은 173,210 Mev를 무게를 when습니다.
대중의 스프레드는 광대합니다. 물리학 자들이 삐걱 거리면 대중이 떨어지는 곳에는 무두질 구조가 보입니다. 입자는 다소 균등하게 간격을 둔 세대로 클러스터링됩니다. 3 세대 입자의 무게는 모두 수천 개의 MEV, 2 세대 입자의 무게는 약 수백 MEV이며, 1 세대 입자는 각각 MEV 주위에 들어옵니다. 일리노이 주 Fermi National Accelerator Laboratory의 입자 물리학자인 Patrick Fox는“각 수준을 낮추면 기하 급수적으로 가벼워집니다.
표준 모델의 방정식에서, 각 입자의 질량은 Higgs 필드로 알려진 유니버스 충전 필드를 "느끼는"정도에 해당합니다. 상단 쿼크는 꿀에 갇힌 파리처럼 히그 스 필드를 통과 할 때 강렬한 드래그를 경험하기 때문에 무겁습니다. 이 프레임 워크에서, 각 입자가 필드를 어떻게 느끼는지는 입자의 본질적인 속성입니다.
표준 모델의 청소년 시절에는 이러한 속성이 어디에서 왔는지 설명하는 것이 다음 논리적 단계로 간주되었습니다. Zee는 당시 대학원생 인 Stephen Barr에게 전자의 질량을 박사 과정으로 계산하도록 묻는 것을 회상합니다. Weinberg의 최근 논문은 40 년이 지난 지금 과제입니다. Barr과 Zee는 1978 년에 대략적인 아이디어를 발표했지만, 몇 년 후 현악기 이론이 현장에 폭발했다고 Zee는 말합니다.
는 말합니다.Weinberg의 초기 작품에서 부분적으로 영감을 얻은 Barr와 Zee의 주요 아이디어는 미사를 따르는 것이 었습니다. 최상위 쿼크의 숙고 된 벌크와 비교할 때 전자 및 기타 입자의 질량은 반올림 오류처럼 보입니다. 아마도 그 때문일 것입니다. Barr과 Zee는 더 무거운 입자의 무장만이 어떤 의미에서 근본적이라고 제안했습니다.
Fermilab의 Fox와 Bogdan Dobrescu의 2008 년 이론은 그들이 중단 된 곳에서 집어 들었습니다. 최고 쿼크의 질량은 Higgs 필드의 평균 에너지와 거의 동일하게 발생하므로 Fox와 Dobrescu는 표준 방식으로 필드를 통해 상단 쿼크 슬로그만을 가정했습니다. 폭스는“정상은 어떤 점에서 상당히 특별하다”고 말했다.
다른 입자들은 간접적으로 Higgs 필드를 경험합니다. 양자 기계적 불확실성으로 인해 입자가 짧은 순간 동안 구체화 될 수 있기 때문에 가능합니다. 이 맹렬한 유령은 더 영구적 인 엔티티 주변의 "가상"입자 구름을 형성합니다. 예를 들어, 가상 톱 쿼크가 (2 세대) 뮤온 주위에 군중을 돌리면 새로운 이론적 입자와의 상호 상호 작용을 통해 뮤온을 히그 스 필드에 노출시켜 뮤온에 약간의 질량을주었습니다. 그러나 노출은 간접적이기 때문에 입자는 상단보다 훨씬 가볍습니다.
이 양자 전화 게임의 두 번째 라운드는 1 세대 전자를 다시 비슷한 요인으로 다시 가볍게 만들어 수천, 수백, 몇 Mev의 질량을 설명합니다. (중성미자의 가장 가벼운 입자도 3 세대로 나옵니다. 그러나 그들은 다른 기본 거대한 입자와는 다르게 행동하여 그러한 체계에 맞지 않습니다.)
.Weinberg의 최근 간행물은이 전화 게임이 작동하는 다양한 방법을 고려합니다. 그는 HIGGS 필드를 3 세대 물질 입자, 즉 상단 쿼크, 하단 쿼크 및 타우 입자에게 느낄 수있는 능력을 부여합니다. 이국적인 가상 입자와의 상호 작용을 통해 대량은 2 세대와 1 세대까지 내려갑니다.
그러나 Weinberg와 Fox와 Dobrescu의 시도는 모두 부족합니다. 후자의 두 사람은 3 세대 입자 질량을 설명하기 위해 표준 모델에서 설명 할 수없는 상수의 수를 감소시키기보다는 증가했다. Weinberg의 제안은 특정 질량의 관계를 잘못 생각하고 고세대 입자가 저소득 입자 (2 세대 또는 3 세대 입자로 만든 원자를 보지 않는 이유를 설명하는 현상)로 변형 될 수있는 방법을 설명하지 못합니다. Weinberg는 그의 작품에 대해 논의 할 수 없었지만 Fox는 Weinberg가 신규 이민자들이 도전을 제기하고 그들이 들어야 할 문제를 촉발하도록 격려하기 위해 논문을 썼다고 제안합니다.
.폭스는이 장애물이 치명적인 타격이 아니라 이론이 더 많은 조정이 필요하다는 신호로 본다. "자연은 처음 패스에서 당신이 그것을 상상하는 방법이 아닙니다." "당신은 아름다운 아이디어를 가지고 있고 그것은 당신에게 80%의 길을 얻습니다."
다른 사람들은 3 세대를 불러 내고 입자의 임시 구름을 마사지하는 것이 처음부터 올바른 경로라고 확신하지 않습니다. Chen은“손으로 입었 기 때문에 다소 임시로 보인다”고 말했다. 그녀는 String 이론과 같은 더 큰 프레임 워크 내에 표준 모델을 포함시켜 3 세대를 설명하기를 희망합니다. 그녀가 연구 한 하나의 모델 그녀가 연구 된 필드와 관련된 이국적인 입자는 유럽의 대형 Hadron Collider에서 검색하기에는 너무 무겁지만
.물질 입자의 질량 이론을지지하거나 구별 할 수있는 유일한 확실한 증거는 각각의 다양한 이국적인 입자를 발견하는 것입니다. 큰 Hadron Collider는 보지 못했지만 Fox는 언젠가 유선이 나타날 수 있다는 희망을 완전히 잃지 않았습니다. 그는 Fermilab의 MU2E 실험이 올해 온라인으로 갈 때 공부할 뮤온-전자 붕괴와 같은 희귀 입자 변환을 조사하는 실험이 Meddling Particles를 간접적으로 감지하고 표준 모델을 흔들어 줄 수있는 가장 좋은 기회를 가지고 있다고 생각합니다.
."우리는이 중 어느 것도 의미가 있는지 모른다"고 그는 말했다. "우리는 기다려야 할 것입니다."
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