[편집자 주 :전체 대화식지도는 아래에 있습니다.]
모든 자연은 몇 가지 다른 방식으로 서로 상호 작용하는 소수의 구성 요소 (기본 입자)에서 비롯됩니다. 1970 년대에 물리학 자들은 이러한 입자와 상호 작용을 설명하는 일련의 방정식을 개발했습니다. 함께, 방정식은 현재 입자 물리학의 표준 모델로 알려진 간결한 이론을 형성했습니다.
표준 모델에는 몇 가지 퍼즐 조각이 누락되었습니다 (눈에 띄게 결여 된 것은 암흑 물질, 중력의 힘을 전달하는 추정 입자, 중성미자의 질량에 대한 설명)이지만 거의 모든 관찰 된 현상의 매우 정확한 그림을 제공합니다.
.그러나 자연의 기본 순서에 대한 최선의 이해를 캡슐화하는 프레임 워크의 경우 표준 모델에는 여전히 일관된 시각화가 부족합니다. 대부분의 시도는 너무 단순하거나 중요한 상호 연결을 무시하거나 혼란스럽고 압도적입니다.
가장 일반적인 시각화를 고려하여주기적인 입자 표를 보여줍니다.
이 접근법은 입자 간의 관계에 대한 통찰력을 제공하지 않습니다. 힘을 전달하는 입자 (즉, 전자기 힘을 전달하는 광자, 약한 힘을 전달하는 W 및 Z 보손, 그리고 강한 힘을 전달하는 글루온)는 이들이 Quarks, Electrons 및 Kin 사이에 작용하는 입자와 동일한 입자와 동일한 발에 넣는다. 또한 "색상"과 같은 주요 특성이 남았습니다.
또 다른 표현은 2013 년 필름 Particle Fever 에 대해 개발되었습니다 :
이 시각화는 표준 모델의 린치 핀 인 Higgs Boson의 중심성을 올바르게 강조하지만, 아래 설명 된 이유는 Higgs는 실제로 Higgs가 입자에 영향을 미치지 않더라도 광자와 글루온 옆에 배치됩니다. 그리고 원의 사분면은 오해의 소지가 있습니다. 예를 들어, 광자는 만지는 입자에만 커플만을 의미합니다.
.새로운 접근법
일리노이 주 Fermi National Accelerator Laboratory의 입자 물리학자인 Chris Quigg는 수십 년 동안 표준 모델을 시각화하는 방법에 대해 생각해 왔으며,보다 강력한 시각적 표현은 자연의 알려진 입자에 사람들을 익히고이 입자가 어떻게 더 크고 완전한 이론적 프레임 워크에 적합 할 수 있는지에 대한 생각을 자극하기를 희망했습니다. Quigg의 시각적 표현은 표준 모델의 기본 순서와 구조를 더 많이 보여줍니다. 그는 자연의 왼손잡이와 오른 손잡이 입자가 각각의 단순을 형성하기 때문에 그의 계획을“이중 단순한”표현이라고 부릅니다. 우리는 Quigg의 계획을 채택하고 추가 수정을했습니다.
이중 심플 렉스를 처음부터 구축합시다.
하단의 쿼크
물질 입자는 두 가지 주요 품종 인 leptons와 quarks로 제공됩니다. (본질적으로 모든 종류의 물질 입자에 대해, 같은 질량은 동일한 질량을 가지지 만 다른 모든면에서는 반대편이 있습니다. 다른 표준 모델 시각화와 마찬가지로, 우리는 분리 된 반전 된 이중 단순성을 형성하는 반자 분리를 피할 수 있습니다.)
.쿼크, 특히 원자 핵 내부의 양성자와 중성자를 구성하는 두 가지 유형의 쿼크부터 시작하겠습니다. 이들은 UP Quark이며, 전하 단위의 3 분의 2가 있고 다운 쿼크는 -1/3의 전하가 있습니다.
.위아래로 쿼크는 운동 방향에 대해 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전하는지 여부에 따라 "왼손잡이"또는 "오른 손잡이"일 수 있습니다.
약한 변화
왼손잡이 위아래로 쿼크는 약력이라는 상호 작용을 통해 서로 변신 할 수 있습니다. 이것은 쿼크가 w 보손이라는 입자를 교환 할 때 발생합니다. 이러한 약한 상호 작용은 주황색 선으로 표시됩니다.
이상하게도, 오른 손잡이 W Bosons는 없습니다. 이것은 오른 손잡이 위아래로 쿼크가 w 보손을 방출하거나 흡수 할 수 없으므로 서로 변신하지 않습니다.
강한 색상
Quarks는 또한 색상이라는 일종의 충전을 가지고 있습니다. 쿼크는 빨간색, 녹색 또는 청색 전하를 가질 수 있습니다. 쿼크의 색상은 강한 힘에 민감하게 만듭니다.
강한 힘은 다른 색상의 쿼크를 서로 결합시킨다.
쿼크는 강한 힘의 캐리어 인 글루온 (Gluons)이라는 입자를 흡수하거나 방출함으로써 한 색에서 다른 색으로 변형됩니다. 이러한 상호 작용은 삼각형의 측면을 형성합니다. Gluons는 색 충전 자체를 가지고 있기 때문에 쿼크뿐만 아니라 서로 끊임없이 서로 상호 작용합니다. 글루온 사이의 상호 작용은 삼각형을 채 웁니다.
더 많은 물질
이제 다른 종류의 물질 입자 인 Leptons로 돌아 갑시다. 렙톤
왼손잡이와 아래로 쿼크와 마찬가지로 왼손잡이와 중성미자는 약한 상호 작용을 통해 서로 변형 될 수 있습니다. 그러나 오른 손잡이 중성미자는 본질적으로 보이지 않았다.
렙톤은 색 전하가 없으며 강한 힘을 통해 상호 작용하지 않습니다. 이것은 쿼크와 구별되는 주요 기능입니다.
단순 골격
우리가 지금까지 한 일을 정리하면 왼쪽에 왼손 입자가 있으며 오른 손잡이 입자는 오른쪽에 표시됩니다. 그것들은 Quigg의 이중 심플 렉스의 기본 골격을 형성합니다.
3 세대
이제 합병증 :알 수없는 이유로, 각 유형의 물질 입자의 세 가지가 점차 무겁지만 동일한 버전이 존재합니다. 예를 들어, 위아래로 쿼크와 함께 매력과 이상한 쿼크가 있으며 여전히 무거운 쿼크가 있습니다. 렙톤도 마찬가지입니다. 전자 및 전자 중성미자와 함께 뮤온과 뮤온 중성미자, 타우와 타우 중성미자가 있습니다. (중성미자는 작지만 알려지지 않은 질량을 가지고 있습니다.)
이 모든 입자는 이중 단순의 모서리에 산다. 소량의 약한 상호 작용은 다른 세대의 왼손잡이 쿼크 사이에 발생하므로 쿼크가 때때로 w 보손을 뱉어 이상한 쿼크가 될 수 있습니다. 다른 세대의 렙톤은 이런 식으로 상호 작용하는 것으로 보이지 않았습니다.
힘과 전하
입자가 서로 상호 작용하는 다른 방법은 무엇입니까? 우리는 이미 많은 물질 입자에 전하가 있다고 언급했습니다. 전하를 갖는 것이 의미하는 것은이 입자가 전자기 힘에 민감하다는 것입니다. 그들은 전자기력의 캐리어 인 광자를 교환하여 서로 상호 작용합니다. 우리는 전자기 상호 작용을 서로를 연결하는 물결 모양의 라인으로서 서로를 나타냅니다. 이러한 상호 작용은 입자를 서로 변형시키지 않습니다. 이 경우 입자는 단지 밀거나 당기는 느낌입니다.
약한 힘은 우리가 이전에 보낸 것보다 조금 더 복잡합니다. 약한 힘의 전기적으로 하전 된 캐리어 인 W와 W Bosons 외에도 Z Boson이라는 약한 힘의 중립 캐리어도 있습니다. 입자는 신원을 변화시키지 않고 Z 보손을 흡수하거나 방출 할 수 있습니다. 전자기 상호 작용과 마찬가지로, 이러한“약한 중립 상호 작용”은 단순히 에너지와 운동량의 손실 또는 이득을 유발합니다. 약한 중립 상호 작용은 여기에 오렌지 물결 모양으로 표시됩니다.
약한 중립 상호 작용이 전자기 상호 작용과 매우 유사하다는 것은 우연의 일치가 아닙니다. 약하고 전자기 성능은 우주의 첫 순간에 존재했던 단일 힘에서 전기 로크 상호 작용이라고 불립니다.
우주가 냉각됨에 따라 전기 로크 대칭으로 알려진 이벤트는 힘을 2로 나눕니다. 이 이벤트는 우주 전반에 걸쳐 확장되는 필드의 갑작스런 모습으로 표시되었으며, Higgs Field로 알려진 Higgs Boson이라는 입자 - 우리 퍼즐의 마지막 조각입니다.
.iggs
를 입력하십시오Higgs Boson은 표준 모델의 린치 핀이며 Double Simplex 배열이 의미가있는 이유에 대한 열쇠입니다. 초기 우주에서 Higgs 필드가 일어 났을 때, 그것은 왼손잡이 입자와 오른쪽 입자를 서로 결합하여 우리가 질량이라고 부르는 속성과 동시에 입자를 흡수했습니다. (중성미자는 질량이 있지만, 그 기원은 iggs 이외의 일부 메커니즘에서 비롯되기 때문에 그 기원은 신비 롭습니다.)
다음은이 세대의 대량 작동 방식에 대한 만화 버전입니다. 전자와 같은 입자가 공간을 통과 할 때 Higgs Bosons와 지속적으로 상호 작용합니다. 왼손잡이 전자가 Higgs Boson에 부딪히면 전자가 새로운 방향으로 리코 셰 뜨개질을하고 오른 손잡이가되어 다른 iggs에 부딪쳐 다시 왼손잡이가 될 수 있습니다. 이러한 상호 작용은 전자가 느려지고 이것이 우리가“질량”이라는 의미입니다.
일반적으로 입자가 Higgs Boson과 상호 작용할수록 더 많은 질량이 있습니다. 또한, Higgs Bosons와의 빈번한 상호 작용은 왼손잡이와 오른 손잡이의 대규모 입자 양자 혼합물을 만듭니다.
.그리고 우리는 입자 물리학의 표준 모델을 가지고 있습니다.
