Eredu Estandarra

Wikipedia, Entziklopedia askea
Hona jauzi: nabigazioa, Bilatu
Partikulen sailkapena eredu estandarrean

Eredu Estandarra partikulen fisikako teoria bat da, ezagutzen ditugun partikula subatomiko guztiak sailkatu eta indar elektromagnetikoa, indar nuklear ahula eta indartsua azaltzeko sortua. XX. mendearen bigarren erdialdean garatu zen, mundu osoko zientzialarien lankidetzari esker.[1] Gaur egungo formularioa 1970eko hamarkadaren erdialdean bukatu zen, quarken existentzia konfirmatu zenean. Ondoren tontor quarka (1995), tau neutrinoa (2000) eta Higgs bosoia (2013) aurkitu dira, eta Eredu Estandarra egonkortzen lagundu dute. Esperimentu askoren emaitzak azaltzeko duen gaitasuna dela eta Eredu Estandarra askotan "ia guztiaren inguruko teoria" gisa izendatzen da.

Teorikoki auto-konsistentea dela uste den arren,[oharra 1][2] eta esperimentu ezberdinen emaitzen gaineko aurreikuspen egokiak emateko gai dela demostratu den arren, hainbat fenomeno ez ditu azaltzen eta ez da, beraz oinarrizko elkarrekintza guztien teoria. Ez du grabitazioaren inguruko teoria osoa barneratzen[3] erlatibitate orokorrak azaltzen duen bezala, eta ez du kontutan hartzen unibertsoaren espantxioa (ziurenik energia ilunak azaltzen duen bezala). Eredu honetan ez dago kosmologian ikusitako ezaugarri guztiak barnebiltzen dituen materia iliunik. Neutrino oszilazioak ere ez ditu barnebiltzen (ezta bere zero masak).

Eredu Estandarraren garapena fisika teoriko eta esperimentalaren artean egin zen. Teorikoentzat Eredu Estandarra eremu kuantikoen teoriaren paradigma da, erakusten dituelako simetriaren hauste espontaneoak, anolamiak, portaera ez-perturbatiboa, etab... partikula hipotetikoak eta dimentsio gehigarriak gehitzeko erabiltzen da eta supersimetria bezalako fenomenoak garatzen dira bertatik abiatuta, Eredu Estandara eta materia iluna edo neutrinoen oszilazioak azaldu nahian.

Oinarri historikoa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Eredu Estandarraren lehen pausoa Sheldon Lee Glashowren 1961ko aurkikuntzarekin eman zen, elektromagnetismoa eta indar ahula batzeko modua aurkitu zuenean.[4] 1967an Steven Weinbergek[5] eta Abdus Salamek [6] Higgsen mekanika gehitu zuen.[7][8][9] Glashowren teoria elektroahularen barruan, gaur egungo forma emanez.

Higgsen mekanismoak partikula elemental guztien masen sorrera dakarrela uste da. Honen ondorioz W eta Z bosoiek eta fermioiek (adb quarkek eta leptoiek) masa dute.

Z bosoiaren aldaketak sortutako korronte neutral ahula aurkitu zen CERNen 1973an,[10][11][12][13] eta teoria elektroahulak onarpen zabalagoa eskuratu zuen. 1979an Fisikako Nobel Saria jaso zuten Glashow, Salam eta Weinbergek aurkikuntza honengatik. W eta Z bosoiak 1981an aurkitu ziren esperimentalki, eta euren masak Eredu Estandarrak esandakoak zirela ziurtatu zen.

Interakzio indartsuaren teoria, askoren ekarpenaren ondorioz, bere gaur egungo forma eskuratu zuen 1973-74 artean, esperimentuek erakutsi zutenean hadroiak frakzionalki kargatutako quarkez osatuta zeudela.

Ereduaren antolamendua[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Ereduan bi partikula mota daude, fermioiak eta bosoiak. Fermioiak, spin erdi-osoa dutenak, materiaren osagaiak dira, Bosoiak aldiz, spin osoa dute eta fermioien arteko interakzioen arduradunak dira.

Funtseko interakzioak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Feynman diagramak partikulen arteko interakzioak adierazten dituzte

Eredu estandarra naturan agertzen diren 4 interakzioetatik 3 azaltzen ditu, elektromagnetikoa, nuklear ahula eta nuklear sendoa. Ereduan grabitatea sartzeko saialdi guztiak huts egin dute. Interakzio bakoitza eragina du partikula zehatz batzuetan eta gauge-bosoi (bitarteko partikula) batez garraiatzen da:

Interakzioa Gauge-bosoia Eragindako partikulak
Elektromagnetikoa Fotoia γ Elektrikoki kargatuak
Nuklear ahula Bosoi W+, W-, Z0 Quarkak eta leptoiak
Nuklear sendoa Gluoia g Quarkak

Fermioiak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Erdi-osoko spin-eko partikulak dira eta Pauliren bazterketa printzipioa betetzen dute, hau da, sistema bateko bi fermioi ezin dute egoera kuantiko bera hartu, hori dela eta egitura konplexuagoak eratzen dituzte (protoiak, atomoak...). Fermioien zinematika Dirac-en ekuazioak deskribatzen du.

Fermioiak bi taldeetan banatzen dira: Quarkak eta Leptoiak. Quarkak Kolore karga dute eta beraz indar nuklear sendoa jasaten dute, leptoiak aldiz ez dute kolore karga eta beraz ez dute indar hau jasaten.

Familia Quarkak Leptoiak
1 Up Elektroia
Down Neutrino elektronikoa
2 Charm Muoia
Strange Neutrino muonikoa
3 Top Tau
Bottom Neutrino tauonikoa

Oinarri matematikoa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Simetriak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Noether-en teoremaren arabera transformazioen aurreko Simetria-talde bakoitza zerikusia du kontserbaturiko magnitude batekin. Eredu estandarrean simetriak bereziki garrantzitsuak dira, partikulen arteko interakzioak zehazten dituztelako:

Simetria taldea Kontserbaturiko magnitudea Interakzioa
U(1) Karga elektrikoa Elektromagnetikoa
SU(2) Isospin ahula Nuklear ahula
SU(2) x U(1) Hiperkarga ahula eta isospin ahula Elektroahula
SU(3) Kolore karga Nuklear sendoa

Modu honetan, U(1) transformazio-taldearen aurreko lagrangiano inbarianteak partikulen arteko interakzio elektromagnetikoak deskribatzen dituzte.

Oharrak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

  1. Berez hainbat arazo matematiko daude oraindik eztabaidan eremu-kuantikoen teoriaren inguruan, adibidez Landauren poloa, baina Eredu Estandarrak egindako aurreikuspenak gaur egungo esperimentuetan auto-konsistenteak dira.

Erreferentziak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

  1. (Ingelesez)  Oerter, Robert (2006), The theory of almost everything: The Standard Model, the Unsung Triumph of Modern Physics, Pi Press, ISBN 0132366789, https://books.google.es/books?id=1KHuAAAAMAAJ&q=isbn:0132366789&dq=isbn:0132366789&hl=eu&sa=X&redir_esc=y . aldatu
  2. (Ingelesez)  Mann, Robert (2010), An introduction to particle physics and the standard model (1. argitaraldia), Boca Raton: Taylor & Francis, ISBN 978142008298, OCLC 2009026775 . aldatu
  3. (Ingelesez)  Sean Carroll, Ph.D. (2007), «2», Dark Matter, Dark Energy: The Dark Side of the Universe, Cal Tech: The Teaching Company, 59. orrialdea,
    Aipua: «...Standard Model of Particle Physics: The modern theory of elementary particles and their interactions ... It does not, strictly speaking, include gravity, although it's often convenient to include gravitons among the known particles of nature..."»
     .
  4.   Sheldon L. Glashow (1961eko otsaila), «Partial-symmetries of weak interactions», Nuclear Physics 22 (4): 579–588, doi:10.1016/0029-5582(61)90469-2, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0029558261904692 . edit
  5.   Steven Weinberg (1967), «A Model of Leptons», Phys. Rev. Lett. 19: 1264, doi:10.1103/PhysRevLett.19.1264, http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.19.1264 . edit
  6.   A. salam (1968), N. Svartholm, ed., Elementary Particle Physics: Relativistic Groups and Analyticity, Stockholm: Almquvist and Wiksell, 367. orrialdeak .
  7.   Englert, F.; Brout, R. (1964), «Broken Symmetry and the Mass of Gauge Vector Mesons», Physical Review Letters 13 (9): 321, doi:10.1103/PhysRevLett.13.321, Bibcode1964PhRvL..13..321E . edit
  8.   Higgs, P. (1964), «Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons», Physical Review Letters 13 (16): 508, doi:10.1103/PhysRevLett.13.508, Bibcode1964PhRvL..13..508H . edit
  9.   Guralnik, G.; Hagen, C.; Kibble, T. (1964), «Global Conservation Laws and Massless Particles», Physical Review Letters 13 (20): 585, doi:10.1103/PhysRevLett.13.585, Bibcode1964PhRvL..13..585G . edit
  10.   F.J. Hasert, H. Faissner, W. Krenz, J. Von Krogh, D. Lanske, J. Morfin, K. Schultze, H. Weerts, G.H. Bertrand-Coremans, J. Lemonne, J. Sacton, W. Van Doninck, P. Vilain, C. Baltay, D.C. Cundy, D. Haidt, M. Jaffre, P. Musset, A. Pullia, S. Natali, J.B.M. Pattison, D.H. Perkins, A. Rousset, W. Venus, H.W. Wachsmuth, V. Brisson, B. Degrange, M. Haguenauer, L. Kluberg, U. Nguyen-Khac, P. Petiau (1973), «Search for elastic muon-neutrino electron scattering», Physics Letters B 46 (1): 121–124, doi:10.1016/0370-2693(73)90494-2, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0370269373904942 . edit
  11.   F.J. Hasert, S. Kabe, W. Krenz, J. Von Krogh, D. Lanske, J. Morfin, K. Schultze, H. Weerts, G.H. Bertrand-Coremans, J. Sacton, W. Van Doninck, P. Vilain, U. Camerini, D.C. Cundy, R. Baldi, I. Danilchenko, W.F. Fry, D. Haidt, S. Natali∗4, P. Musset, B. Osculati, R. Palmer, J.B.M. Pattison, D.H. Perkins, A. Pullia, A. Rousset, W. Venus, H. Wachsmuth, V. Brisson, B. Degrange, M. Haguenauer, L. Kluberg, U. Nguyen-Khac, P. Petiau (1973), «Observation of neutrino-like interactions without muon or electron in the gargamelle neutrino experiment», Physics Letters B 46 (1): 138–140, doi:10.1016/0370-2693(73)90499-1 . edit
  12.   F.J. Hasert, S. Kabe, W. Krenz, J. Von Krogh, D. Lanske, J. Morfin, K. Schultze, H. Weerts, G. Bertrand-Coremans, J. Sacton, W. Van Doninck, P. Vilain, R. Baldi, U. Camerini, D.C. Cundy, I. Danilchenko, W.F. Fry, D. Haidt, S. Natali‡, P. Musset, B. Osculati, R. Palmer, J.B.M. Pattison, D.H. Perkins, A. Pullia, A. Rousset, W. Venus, H. Wachsmuth, V. Brisson, B. Degrange, M. Haguenauer, L. Kluberg, U. Nguyen-Khac, P. Petiau (1974), «Observation of neutrino-like interactions without muon or electron in the Gargamelle neutrino experiment», Nuclear Physics B 73 (1): 1-22, doi:10.1016/0550-3213(74)90038-8, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0550321374900388 . edit
  13.   D. Haidt (2004ko urriaren 4a), «The discovery of the weak neutral currents», CERN Courier, http://cerncourier.com/cws/article/cern/29168 .