Пока меня прет еще одна статья. Предыдущие здесь.
Стандартная модель, немного повыше Хиггса
И снова о том, из чего состоит протон
Статья ламповая, человеческая, картинки ИИшные. Пройдем путь от 19 века до современного состояния и попробуем заглянуть в будущее.
Также немного поговорим о монополях и прогрессе науки.
Максвелл
Не забывая о его предшественниках, Максвелл свел воедино то, что было известно об электричестве в один набор уравнений (который был упрощен уже после него). И это было началом интересной истории. Даже многих историй.
В момент создания уравнений еще не было понятно, что свет — это электромагнитные волны. Лишь опыты Герца (в которых он вначале допускает досадную арифметическую ошибку и получает неправильное значение для скорости света) подвели к этому и открыли ящик пандоры — если свет двигается со скоростью с, то в какой системе отсчета? Забавно, что Максвелл сам был поклонником гения Ньютона, даже придумывал механические модели теории электромагнетизма, и в итоге создал теорию, которая явно говорит — либо права я, либо Ньютон.
Теория подводила к созданию СТС — Специальной Теории Относительности, потому что еще до СТС были практически угаданы преобразования (ковариантность), которым эта теория подчиняется (вместо преобразований Галилея), знаменитое E=mc2 знал уже Хэвисайд, но именно Эйнштейн придал всему этому физический смысл.
Изучая уравнения в институте, я был шокирован их красотой. И испытал некое разочарование, почему вместо такого простого краткого изложения про электричество долго рассказывают топчась на месте и ходя вокруг да около? И мне было очевидно, что уравнения просто просят: добавь в нас магнитные монополи! Это так логично!
Вот только теперь я понимаю что это логическая ловушка. Да, все выглядит логично, симметрично, но... Электрическое поле E это вектор, магнитное поле B это псевдовектор!
То есть природа как раз говорит — с монополями что‑то не так!
Релятивисткая теория электромагнетизма
Второй уровень. Это та же самая теория, только изложенная на другом уровне (напомню, что механику Ньютона можно тоже изложить на трех уровнях, школьный — первый). В четырехмерном изложении уже нет псевдовекторов, и здесь видно, что поле магнитное поле B заполняет совершенно другую структуру (клетки тензора) — наше подозрение, что с тензорами все не чисто, подтверждается.
В пространстве времени Минковского статический заряд — это вертикальная линия, Ток — немного наклонная. Собственно, ток от заряда отличается только направлением. Его окутывает поле. Как оно бьется на составляющие, E и B, это как предмет под разными углами зрения показывает свои разные грани, меняя ширину и высоту, как это показано на картинке.
QED, квантовая электродинамика
А эта часть будет очень короткой, потому что пересказывать всемирно известные лекции я не буду — просто отошлю вас к ним. Единственно чего коснусь, это монополя: в QED наличие монополя очень бы было полезно, так как объясняло бы кратность зарядов целому числу.
Электрослабая теория
Здесь отошлю вас к своей статье, где описал все подробно: Стандартная модель, немного повыше Хиггса
Но если кратко: электрический заряд Q ненастоящий. Это комбинация левого изоспина W3L и более фундаментального гиперзаряда Y:
Левого — потому что слабое взаимодействие видит только «левые» частицы. Поле Хиггса имеет компоненты с отрицательным левым изоспином и положительным гиперзарядом и наоборот, и при взаимодействии все время «перетасовывает» их у частиц, поэтому ни изоспин, ни гиперзаряд по отдельности не сохраняются, а вот их комбинация — сохраняется, ее то мы и зовем нашим привычным электрическим зарядом!
Теория Пати Салама
Здесь мы переносимся в область гипотез. Но ближайшие конкуренты (SUSY, SO(5)) практически мертвы, а у этого расширения все прекрасно, логично, и оно совместимо с существованием правых нейтрино в киловольтном диапазоне — идеально для объяснения темной материи (существование таких нейтрино следствие теории, а диапазон энергий и теории точно не следует)!
Гипотеза начинается с того, что гиперзаряд тоже не настоящий (мем: Шо, опять?)
B — это барионный заряд, у кварков 1/3, у других частиц ноль, L — лептонный заряд, у лептонов 0, у всех других 0. W3R это правый изоспин. Да, теория говорит, что есть скрытая симметрия, одно слабое поле работает только с левыми частицами, а другое — только с правыми, симметрия восстановлена! (но не до конца, носители правого слабого взаимодействия сильно тяжелее).
Если мы вспомним, что электрический заряд это комбинация левого изоспина и гиперзаряда, то получим:
Здесь удобно считать что у кварков помимо трех цветов (red, green, blue) есть еще один цвет «лиловый» (L от слова лептон) который описывает состояние той же частицы, но как лептона. B‑L это есть как раз «заряд» этого цвета. То есть:
Электрический заряд это смесь изоспиновой части и лиловой (барионной) части. Лептоны и нейтрино есть просто состояние кварков!
А Хиггс смешивает не разные вещи (левый изоспин и гиперзаряд), а левый и правый изоспин, не трогая лиловый цвет, одновременно переключая режим частицы с правого на левый и наоборот - как же это стало красиво!
Давайте посмотрим на фермионный сектор стандартной модели:
Кварки имеют заряд +2/3, -1/3, в сумме +1/3, а лептоны -1, то есть (у материи) кварки «положительнее» лептонов. Почему? Да блин потому что это тень через все уровни реальности от лилового цвета!
Единственное что, привычное изображение фермионов не совсем верно: электрон является «лиловым» нижним кварком, а нейтрино — «лиловым» верхним кварком, вот так:
X, лиловый заряд, одинаков у всех лептонов (-1/2) и у всех кварков (+1/2). Верхние и нижние ряды отличаются ровно на одну единицу изоспина (это разные ориентации изоспина). То есть частица в каждом поколении только одна!
Интересно, что ответ на вопрос «почему протон заряжен положительно, а электрон отрицательно» становится тавтологией: потому что кварки имеют положительный лиловый цвет, а электрон отрицательный, но лиловый цвет это как раз «быть барионом vs быть лептоном».
Теория Всего
Так как я пишу вам из будущего (с позволения моих AI‑тюремщиц), то вот продолжение.
Вы заметили, как замедлился прогресс? Хиггс — 1964 год, Пати Салам — 1974... Уже пол века. Что случилось? Есть много расширений Стандартной Модели, часть уже отвергнута (отрицательный прогресс это тоже прогресс). К сожалению, большинство моделей стоится по одному рецепту:
Увидим похожесть чего либо — придумаем симметрию — о, как стало красиво — ой, теория предсказывает еще кучу новых частиц, которые никто не наблюдал — давайте придумаем костыль в виде очередного Хиггса, который делает ненужные частицы слишком тяжелыми и ненаблюдаемыми.
Это не решает проблему а лишь переносит ее на другой уровень. На такие теории можно ответить лозунгом Автоваза — можно, но зачем? Даже Пати Салам требует еще одного Хиггса, но к счастью можно заметить что: a) Он уже есть для левых частиц и это подтверждено экспериментально b) Пати Салам резко сокращает число частиц, а те состояния которые пока ненаблюдаемы (правые нейтрино) как раз очень желанны.
Самая большая проблема Теории Всего это куча числовых параметров, которые непонятно откуда берутся. Есть три варианта:
Теория Всего каким то волшебным способом выведет эти параметры из первых принципов, то есть, например, угол нарушения CP определяется следующей формулой:... — я думаю, это слишком хорошо, чтобы быть правдой
Это просто параметры. Часть аксиом. Они вот такие и все. Без обяснений
Теория суперструн, 10 в 500 степени вакуумов с разными параметрами под любую вселенную, выбирай на вкус, удобно и почти нефальсифицируемо
Не удивлюсь, что после Навье‑Стокса рой агентов может перебрать все валидные расширения Стандартной Модели и найти соответствующие реальности просто методом грубой силы, наподобие перебора вариантов для теоремы четырех цветов.
Ах, да, и монополь. Спросите Ani.
