Modelo Padrão - Standard Model

O modelo padrão da física de partículas é a teoria que descreve três das quatro forças fundamentais conhecidas (as interações eletromagnética , fraca e forte , omitindo a gravidade ) no universo , bem como classifica todas as partículas elementares conhecidas . Foi desenvolvido em etapas ao longo da segunda metade do século 20, por meio do trabalho de muitos cientistas ao redor do mundo, com a formulação atual sendo finalizada em meados da década de 1970 com a confirmação experimental da existência de quarks . Desde então, a confirmação do quark top (1995), do neutrino tau (2000) e do bóson de Higgs (2012) adicionaram mais credibilidade ao Modelo Padrão. Além disso, o Modelo Padrão previu várias propriedades das correntes neutras fracas e dos bósons W e Z com grande precisão.

Embora se acredite que o Modelo Padrão seja teoricamente autoconsistente e tenha demonstrado grande sucesso em fornecer previsões experimentais , ele deixa alguns fenômenos inexplicados e não chega a ser uma teoria completa das interações fundamentais . Não explica totalmente a assimetria bariônica , incorpora a teoria completa da gravitação conforme descrito pela relatividade geral , ou explica a expansão acelerada do Universo como possivelmente descrito pela energia escura . O modelo não contém nenhuma partícula de matéria escura viável que possua todas as propriedades necessárias deduzidas da cosmologia observacional . Também não incorpora oscilações de neutrinos e suas massas diferentes de zero.

O desenvolvimento do Modelo Padrão foi conduzido por físicos de partículas teóricos e experimentais . Para os teóricos, o Modelo Padrão é um paradigma da teoria quântica de campos , que exibe uma ampla gama de fenômenos, incluindo quebra espontânea de simetria , anomalias e comportamento não perturbativo. É usado como base para a construção de modelos mais exóticos que incorporam partículas hipotéticas , dimensões extras e simetrias elaboradas (como supersimetria ) na tentativa de explicar resultados experimentais em desacordo com o modelo padrão, como a existência de matéria escura e neutrino oscilações.

Contexto histórico

Em 1954, Chen Ning Yang e Robert Mills estenderam o conceito de teoria de calibre para grupos abelianos , por exemplo , eletrodinâmica quântica , para grupos nãoabelianos para fornecer uma explicação para interações fortes . Em 1957, Chien-Shiung Wu demonstrou que a paridade não era conservada na interação fraca . Em 1961, Sheldon Glashow combinou as interações eletromagnéticas e fracas . Em 1967, Steven Weinberg e Abdus Salam incorporaram o mecanismo de Higgs à interação eletrofraca de Glashow , dando-lhe sua forma moderna.

Acredita-se que o mecanismo de Higgs dê origem às massas de todas as partículas elementares do Modelo Padrão. Isso inclui as massas dos bósons W e Z e as massas dos férmions , ou seja, os quarks e léptons .

Depois que as correntes neutras fracas causadas pela troca do bóson Z foram descobertas no CERN em 1973, a teoria eletrofraca tornou-se amplamente aceita e Glashow, Salam e Weinberg compartilharam o Prêmio Nobel de Física de 1979 por descobri-la. Os bósons W ± e Z 0 foram descobertos experimentalmente em 1983; e a proporção de suas massas foi considerada como o modelo padrão previsto.

A teoria da interação forte (ou seja , cromodinâmica quântica , QCD), para a qual muitos contribuíram, adquiriu sua forma moderna em 1973-74 quando a liberdade assintótica foi proposta (um desenvolvimento que fez da QCD o foco principal da pesquisa teórica) e experimentos confirmaram que o os hádrons eram compostos de quarks com carga fracionária.

O termo "Modelo Padrão" foi cunhado pela primeira vez por Abraham Pais e Sam Treiman em 1975, com referência à teoria eletrofraca com quatro quarks.

Conteúdo de partícula

O modelo padrão inclui membros de várias classes de partículas elementares, que por sua vez podem ser distinguidas por outras características, como carga de cor .

Todas as partículas podem ser resumidas da seguinte forma:

Partículas elementares
Férmions elementaresSemi-inteiro de spinObedeça as estatísticas Fermi – Dirac Bósons elementaresSpin inteiroObedeça as estatísticas de Bose-Einstein
Quarks e antiquarksSpin = 1/2Ter carga de corParticipe de interações fortes Léptons e antileptonsSpin = 1/2Sem carga de corInterações eletrofracas Bósons de calibreSpin = 1Portadores de força Bósons escalaresSpin = 0
Três gerações
  1. Para cima (u), para
    baixo (d)
  2. Charme (c),
    Estranho (s)
  3. Superior (t),
    inferior (b)
Três gerações
  1. Electron (
    e-
    ),  [†]
    neutrino de elétron (
    ν
    e
    )
  2. Muon (
    µ-
    ),
    Muon neutrino (
    ν
    µ
    )
  3. Tau (
    τ-
    ),
    Neutrino Tau (
    ν
    τ
    )
Quatro tipos
  1. Photon
    (
    γ
    ; interação eletromagnética )
  2. Bósons W e Z
    (
    C+
    ,
    C-
    ,
    Z
    ; interação fraca )
  3. Oito tipos de glúons
    (
    g
    ; interação forte )


Bóson de Higgs único (
H0
)

Notas :
[†] Um anti-elétron (
e+
) é convencionalmente chamado de “ pósitron ”.

Fermions

O modelo padrão inclui 12 partículas elementares de spin 12 , conhecidas como férmions . De acordo com o teorema da estatística de spin , os férmions respeitam o princípio de exclusão de Pauli . Cada fermion possui uma antipartícula correspondente .

Os férmions são classificados de acordo com a forma como interagem (ou, de maneira equivalente, pelas cargas que carregam). Existem seis quarks (para cima , para baixo , charme , estranho , superior , inferior ) e seis léptons ( elétron , neutrino de elétron , múon , neutrino de múon , tau , neutrino de tau ). Cada classe é dividida em pares de partículas que exibem um comportamento físico semelhante, denominado geração (consulte a tabela).

A propriedade definidora dos quarks é que eles carregam carga colorida e, portanto, interagem por meio da interação forte . O fenômeno do confinamento de cores resulta em quarks fortemente ligados uns aos outros, formando partículas compostas de cor neutra chamadas hadrons que contêm um quark e um antiquark ( mésons ) ou três quarks ( bárions ). Os bárions mais leves são o próton e o nêutron . Quarks também carregam carga elétrica e isospin fraca . Conseqüentemente, eles interagem com outros férmions por meio do eletromagnetismo e da interação fraca . Os seis férmions restantes não carregam carga colorida e são chamados de léptons. Os três neutrinos também não carregam carga elétrica, de modo que seu movimento é diretamente influenciado apenas pela força nuclear fraca e pela gravidade, o que os torna notoriamente difíceis de detectar. Em contraste, em virtude de carregar uma carga elétrica, o elétron, o múon e o tau interagem eletromagneticamente.

Cada membro de uma geração tem uma massa maior do que a partícula correspondente de qualquer geração anterior. As partículas carregadas de primeira geração não se decompõem, portanto, toda a matéria comum ( bariônica ) é feita dessas partículas. Especificamente, todos os átomos consistem em elétrons orbitando em torno de núcleos atômicos , em última análise constituídos por quarks up e down. Por outro lado, partículas carregadas de segunda e terceira geração decaem com meias-vidas muito curtas e são observadas apenas em ambientes de energia muito alta. Neutrinos de todas as gerações também não se decompõem e permeiam o universo, mas raramente interagem com a matéria bariônica.

Bósons de calibre

Interações no modelo padrão. Todos os diagramas de Feynman no modelo são construídos a partir de combinações desses vértices. q é qualquer quark, g é um glúon, X é qualquer partícula carregada, γ é um fóton, f é qualquer férmion, m é qualquer partícula com massa (com a possível exceção dos neutrinos), m B é qualquer bóson com massa. Em diagramas com vários rótulos de partícula separados por / um rótulo de partícula é escolhido. Em diagramas com rótulos de partículas separados por | os rótulos devem ser escolhidos na mesma ordem. Por exemplo, no caso eletrofraco de quatro bósons, os diagramas válidos são WWWW, WWZZ, WWγγ, WWZγ. O conjugado de cada vértice listado (invertendo a direção das setas) também é permitido.

No modelo padrão, os bósons de calibre são definidos como portadores de força que medeiam as interações fundamentais fortes, fracas e eletromagnéticas .

As interações na física são as maneiras pelas quais as partículas influenciam outras partículas. Em um nível macroscópico , o eletromagnetismo permite que as partículas interajam umas com as outras por meio de campos elétricos e magnéticos , e a gravitação permite que as partículas com massa se atraiam, de acordo com a teoria da relatividade geral de Einstein . O modelo padrão explica essas forças como resultantes da troca de partículas de matéria por outras partículas , geralmente chamadas de partículas mediadoras de força . Quando uma partícula mediadora de força é trocada, o efeito em um nível macroscópico é equivalente a uma força que influencia as duas e, portanto, diz-se que a partícula mediou (isto é, foi o agente de) essa força. Os cálculos do diagrama de Feynman , que são uma representação gráfica da aproximação da teoria de perturbação , invocam "partículas mediadoras de força" e, quando aplicados para analisar experimentos de espalhamento de alta energia, estão em concordância razoável com os dados. No entanto, a teoria da perturbação (e com ela o conceito de uma "partícula mediadora de força") falha em outras situações. Isso inclui cromodinâmica quântica de baixa energia , estados ligados e solitons .

Todos os bósons de calibre do Modelo Padrão têm spin (assim como as partículas de matéria). O valor do spin é 1, tornando-os bósons . Como resultado, eles não seguem o princípio de exclusão de Pauli que restringe os férmions : assim, os bósons (por exemplo, os fótons) não têm um limite teórico em sua densidade espacial (número por volume) . Os tipos de bósons de calibre são descritos abaixo.

  • Os fótons mediam a força eletromagnética entre as partículas eletricamente carregadas. O fóton não tem massa e é bem descrito pela teoria da eletrodinâmica quântica .
  • o
    C+
    ,
    C-
    , e
    Z
    bósons de calibre medeiam as interações fracas entre partículas de diferentes sabores (todos os quarks e léptons). Eles são enormes, com o
    Z
    sendo mais maciço do que o
    C±
    . As fracas interações envolvendo o
    C±
    agir apenas em partículas canhotas e antipartículas destras . o
    C±
    carrega uma carga elétrica de +1 e -1 e acopla à interação eletromagnética. O eletricamente neutro
    Z
    boson interage com partículas canhotas e antipartículas destras. Esses três bósons de calibre, juntamente com os fótons, são agrupados, mediando coletivamente a interação eletrofraca .
  • Os oito glúons medeiam as fortes interações entre as partículas carregadas de cor (os quarks). Os glúons não têm massa. A multiplicidade óctupla dos glúons é marcada por uma combinação de cor e carga anticolor (por exemplo, vermelho-antigreen). Como os glúons têm uma carga colorida efetiva, eles também podem interagir entre si. Os glúons e suas interações são descritos pela teoria da cromodinâmica quântica .

As interações entre todas as partículas descritas pelo Modelo Padrão são resumidas pelos diagramas à direita desta seção.

Bóson de Higgs

A partícula de Higgs é uma partícula elementar escalar massiva teorizada por Peter Higgs em 1964, quando ele mostrou que o teorema de Goldstone de 1962 (simetria contínua genérica, que é quebrada espontaneamente) fornece uma terceira polarização de um campo vetorial massivo. Conseqüentemente, o dupleto escalar original de Goldstone, a partícula massiva de spin zero, foi proposto como o bóson de Higgs e é um bloco de construção chave no modelo padrão. Não tem spin intrínseco , por isso é classificado como um bóson (como os bósons de calibre, que têm spin inteiro ).

O bóson de Higgs desempenha um papel único no modelo padrão, explicando por que as outras partículas elementares, exceto o fóton e o glúon , são massivas. Em particular, o bóson de Higgs explica por que o fóton não tem massa, enquanto os bósons W e Z são muito pesados. As massas das partículas elementares e as diferenças entre o eletromagnetismo (mediado pelo fóton) e a força fraca (mediada pelos bósons W e Z) são essenciais para muitos aspectos da estrutura da matéria microscópica (e, portanto, macroscópica). Na teoria eletrofraca , o bóson de Higgs gera as massas dos léptons (elétron, múon e tau) e quarks. Como o bóson de Higgs é massivo, ele deve interagir consigo mesmo.

Como o bóson de Higgs é uma partícula muito massiva e também decai quase imediatamente quando criado, apenas um acelerador de partículas de alta energia pode observá-lo e registrá-lo. Os experimentos para confirmar e determinar a natureza do bóson de Higgs usando o Large Hadron Collider (LHC) no CERN começaram no início de 2010 e foram realizados no Fermilab 's Tevatron até o seu fechamento no final de 2011. A consistência matemática do Modelo Padrão requer que qualquer mecanismo capaz de gerar as massas das partículas elementares deve se tornar visível nas energias acima1,4  TeV ; portanto, o LHC (projetado para colidir doisFeixes de prótons de 7 TeV ) foi construído para responder à questão de saber se o bóson de Higgs realmente existe.

Em 4 de julho de 2012, dois dos experimentos no LHC ( ATLAS e CMS ) relataram independentemente que haviam encontrado uma nova partícula com uma massa de cerca de125  GeV / c 2 (cerca de 133 massas de prótons, da ordem de10 × 10 −25  kg ), que é "consistente com o bóson de Higgs". Em 13 de março de 2013, foi confirmado ser o bóson de Higgs pesquisado.

Aspectos teóricos

Construção do Modelo Padrão Lagrangiano

Tecnicamente, a teoria quântica de campos fornece a estrutura matemática para o modelo padrão, no qual um lagrangiano controla a dinâmica e a cinemática da teoria. Cada tipo de partícula é descrito em termos de um campo dinâmico que permeia o espaço-tempo . A construção do Modelo Padrão prossegue seguindo o método moderno de construção da maioria das teorias de campo: primeiro postulando um conjunto de simetrias do sistema e, em seguida, escrevendo o Lagrangiano renormalizável mais geral de seu conteúdo de partícula (campo) que observa essas simetrias.

A simetria global de Poincaré é postulada para todas as teorias quânticas relativísticas de campo. Consiste na conhecida simetria translacional , simetria rotacional e na invariância inercial do referencial central para a teoria da relatividade especial . A simetria de calibre local SU (3) × SU (2) × U (1) é uma simetria interna que essencialmente define o Modelo Padrão. Grosso modo, os três fatores da simetria do calibre dão origem às três interações fundamentais. Os campos se enquadram em diferentes representações dos vários grupos de simetria do Modelo Padrão (consulte a tabela). Ao escrever o Lagrangiano mais geral, verifica-se que a dinâmica depende de 19 parâmetros, cujos valores numéricos são estabelecidos por experimento. Os parâmetros estão resumidos na tabela (tornados visíveis clicando em "mostrar") acima.

Setor de cromodinâmica quântica

O setor de cromodinâmica quântica (QCD) define as interações entre quarks e glúons, que é uma teoria de calibre de Yang-Mills com simetria SU (3), gerada por T a . Como os léptons não interagem com os glúons, eles não são afetados por este setor. O Lagrangiano de Dirac dos quarks acoplados aos campos de glúons é dado por

Onde

ψ
eu
é o espinor de Dirac do campo de quark, onde i = {r, g, b} representa a cor,
γ μ são as matrizes de Dirac ,
Ga
μ
é o campo de medidor de 8 componentes ( ) SU (3),
Tum
ij
são as matrizes de Gell-Mann 3 × 3 , geradoras do grupo de cores SU (3),
Gum
μν
representa o tensor de força do campo glúon ,
g s é a constante de acoplamento forte.

Setor eletrofraco

O setor eletrofraco é uma teoria de calibre de Yang-Mills com o grupo de simetria U (1) × SU (2) L ,

Onde

B μ é o campo de medidor U (1),
Y W é a hipercarga fraca - o gerador do grupo U (1),
W μ é o campo de medição SU (2) de 3 componentes,
τ L são as matrizes de Pauli - geradores infinitesimais do grupo SU (2) - com o subscrito L para indicar que atuam apenas emférmions quirais esquerdos ,
g ' e g são as constantes de acoplamento U (1) e SU (2), respectivamente,
( ) e são os tensores de intensidade de campo para os campos isospin e hipercarga fracos.

Observe que a adição de termos de massa de férmions no lagrangiano eletrofraco é proibida, uma vez que os termos da forma não respeitam a invariância de calibre U (1) × SU (2) L. Também não é possível adicionar termos de massa explícitos para os campos de calibre U (1) e SU (2). O mecanismo de Higgs é responsável pela geração das massas do bóson de calibre, e as massas dos férmions resultam das interações do tipo Yukawa com o campo de Higgs.

Setor de Higgs

No Modelo Padrão, o campo de Higgs é um escalar complexo do grupo SU (2) L :

onde os sobrescritos + e 0 indicam a carga elétrica ( Q ) dos componentes. A hipercarga fraca ( Y W ) de ambos os componentes é 1.

Antes da quebra de simetria, o Higgs Lagrangian é

que até um termo de divergência, (ou seja, após integração parcial) também pode ser escrito como

A força de autoacoplamento de Higgs λ é de aproximadamente 18 . Isso não está incluído na tabela acima porque pode ser derivado da massa (após a quebra da simetria) e do valor esperado do vácuo.

Setor Yukawa

Os termos de interação da Yukawa são

onde G u, d são matrizes 3 × 3 de acoplamentos Yukawa, com o termo ij dando o acoplamento das gerações i e j , e hc significa conjugado Hermitiano de termos anteriores.

Interações fundamentais

O modelo padrão descreve três das quatro interações fundamentais na natureza; apenas a gravidade permanece inexplicada. No modelo padrão, tal interação é descrita como uma troca de bósons entre os objetos afetados, como um fóton para a força eletromagnética e um glúon para a interação forte. Essas partículas são chamadas de portadores de força ou partículas mensageiras .

As quatro interações fundamentais da natureza
Propriedade / interação Gravitação Eletrofraca Forte
Fraco Eletromagnética Fundamental Residual
Partículas mediadoras Ainda não observado
( hipótese de Gravitão )
W + , W - e Z 0 γ (fóton) Gluons mesões π , ρ e ω
Partículas afetadas Todas as partículas Férmions canhotos Eletricamente carregado Quarks, gluons Hadrons
Atua em Massa, energia Sabor Carga elétrica Carga de cor
Estados vinculados formados Planetas, estrelas, galáxias, grupos de galáxias n / D Átomos, moléculas Hadrons Núcleos atômicos
Força na escala de quarks
(em relação ao eletromagnetismo)
10 −41 (previsto) 10 −4 1 60 Não aplicável
a quarks
Força na escala de
prótons / nêutrons
(em relação ao eletromagnetismo)
10 −36 (previsto) 10 -7 1 Não aplicável
a hádrons
20
Forças do modelo padrão

Gravidade

Apesar de ser talvez a interação fundamental mais familiar, a gravidade não é descrita pelo Modelo Padrão, devido às contradições que surgem ao combinar a relatividade geral, a moderna teoria da gravidade e a mecânica quântica. No entanto, a gravidade é tão fraca em escalas microscópicas que é essencialmente incomensurável. O gráviton é postulado como a partícula mediadora.

Eletromagnetismo

O eletromagnetismo é a única força de longo alcance no modelo padrão. É mediado por fótons e pares para carga elétrica. O eletromagnetismo é responsável por uma ampla gama de fenômenos, incluindo a estrutura da camada de elétrons atômica , ligações químicas , circuitos elétricos e eletrônicos . As interações eletromagnéticas no modelo padrão são descritas pela eletrodinâmica quântica.

Força nuclear fraca

A interação fraca é responsável por várias formas de decaimento de partículas , como o decaimento beta . É fraco e de curto alcance, devido ao fato de que as partículas mediadoras fracas, bósons W e Z, têm massa. Bósons W têm carga elétrica e interações intermediárias que mudam o tipo de partícula (conhecido como sabor) e a carga. As interações mediadas por bósons W são interações de corrente carregadas . Os bósons Z são neutros e medeiam as interações de corrente neutra, que não alteram o sabor das partículas. Assim, os bósons Z são semelhantes ao fóton, além de serem massivos e interagirem com o neutrino. A interação fraca também é a única interação a violar a paridade e o CP . A violação de paridade é máxima para interações de corrente carregada, uma vez que o bóson W interage exclusivamente com férmions canhotos e antifermions destros.

No Modelo Padrão, a força fraca é entendida em termos da teoria eletrofraca, que afirma que as interações fraca e eletromagnética se unem em uma única interação eletrofraca em altas energias.

Força nuclear forte

A força nuclear forte é responsável pela ligação hadrônica e nuclear . É mediado por glúons, que se acoplam à carga colorida. Como os próprios glúons têm carga de cor, a força forte exibe confinamento e liberdade assintótica . Confinamento significa que apenas partículas de cor neutra podem existir isoladamente, portanto, quarks só podem existir em hádrons e nunca isoladamente, em baixas energias. A liberdade assintótica significa que a força forte se torna mais fraca à medida que a escala de energia aumenta. A força forte supera a repulsão eletrostática de prótons e quarks em núcleos e hádrons, respectivamente, em suas respectivas escalas.

Enquanto os quarks são limitados nos hádrons pela interação forte fundamental, que é mediada pelos glúons, os núcleos são limitados por um fenômeno emergente denominado força forte residual ou força nuclear . Essa interação é mediada por mésons, como o píon . As cargas coloridas dentro do nucleon se cancelam, o que significa que a maioria dos campos de glúon e quark se cancelam fora do nucleon. Porém, algum resíduo é "vazado", que aparece como a troca de mésons virtuais, que causa a força de atração entre os núcleons. A (fundamental) interação forte é descrita pela cromodinâmica quântica, que é um componente do Modelo Padrão.

Testes e previsões

O Modelo Padrão previu a existência dos bósons W e Z , do glúon e dos quarks top e charme e previu muitas de suas propriedades antes que essas partículas fossem observadas. As previsões foram confirmadas experimentalmente com boa precisão.

O Modelo Padrão também previu a existência do bóson de Higgs , encontrado em 2012 no Large Hadron Collider , como sua última partícula.

Desafios

Problema não resolvido na física :

  • O que dá origem ao modelo padrão da física de partículas?
  • Por que as massas das partículas e constantes de acoplamento têm os valores que medimos?
  • Por que existem três gerações de partículas?
  • Por que existe mais matéria do que antimatéria no universo?
  • Onde a matéria escura se encaixa no modelo? Consiste em uma ou mais novas partículas?

A autoconsistência do Modelo Padrão (atualmente formulado como uma teoria de calibre não abeliana quantizada por meio de integrais de caminho) não foi comprovada matematicamente. Embora existam versões regularizadas úteis para cálculos aproximados (por exemplo , teoria de calibre de rede ), não se sabe se convergem (no sentido de elementos da matriz S) no limite em que o regulador é removido. Uma questão chave relacionada à consistência é a existência de Yang-Mills e o problema da lacuna de massa .

Os experimentos indicam que os neutrinos têm massa , o que o modelo padrão clássico não permitia. Para acomodar essa descoberta, o modelo padrão clássico pode ser modificado para incluir a massa de neutrino.

Se alguém insiste em usar apenas partículas do Modelo Padrão, isso pode ser alcançado adicionando uma interação não renormalizável de léptons com o bóson de Higgs. Em um nível fundamental, tal interação surge no mecanismo de gangorra, onde neutrinos pesados ​​para destros são adicionados à teoria. Isso é natural na extensão simétrica esquerda-direita do Modelo Padrão e em certas teorias da Grande Unificação . Contanto que a nova física apareça abaixo ou em torno de 10 14 GeV , as massas dos neutrinos podem ser da ordem de magnitude certa.

A pesquisa teórica e experimental tentou estender o modelo padrão em uma teoria de campo unificado ou uma teoria de tudo , uma teoria completa que explica todos os fenômenos físicos, incluindo constantes. As inadequações do Modelo Padrão que motivam tais pesquisas incluem:

  • O modelo não explica a gravitação , embora a confirmação física de uma partícula teórica conhecida como gráviton explicasse isso até certo ponto. Embora trate de interações fortes e eletrofracas, o modelo padrão não explica de forma consistente a teoria canônica da gravitação, relatividade geral , em termos de teoria quântica de campo . A razão para isso é, entre outras coisas, que as teorias de campo quântico da gravidade geralmente se rompem antes de atingir a escala de Planck . Como consequência, não temos uma teoria confiável para o universo primordial.
  • Alguns físicos o consideram ad hoc e deselegante, exigindo 19 constantes numéricas cujos valores não estão relacionados e são arbitrários. Embora o modelo padrão, como está agora, possa explicar por que os neutrinos têm massas, as especificações da massa dos neutrinos ainda não são claras. Acredita-se que explicar a massa do neutrino exigirá 7 ou 8 constantes adicionais, que também são parâmetros arbitrários.
  • O mecanismo de Higgs dá origem ao problema de hierarquia se alguma nova física (acoplada ao Higgs) estiver presente em escalas de alta energia. Nestes casos, para que a escala fraca seja muito menor do que a escala de Planck , é necessário um ajuste fino rigoroso dos parâmetros; há, no entanto, outros cenários que incluem a gravidade quântica em que esse ajuste fino pode ser evitado. Existem também questões de trivialidade quântica , o que sugere que pode não ser possível criar uma teoria quântica de campos consistente envolvendo partículas escalares elementares.
  • O modelo é inconsistente com o modelo emergente de cosmologia Lambda-CDM . Contenções incluem a ausência de uma explicação no Modelo Padrão da física de partículas para a quantidade observada de matéria escura fria (MDL) e suas contribuições para a energia escura , que são muitas ordens de magnitude muito grandes. Também é difícil acomodar a predominância observada de matéria sobre antimatéria ( assimetria matéria / antimatéria ). A isotropia e homogeneidade do universo visível em grandes distâncias parece exigir um mecanismo como a inflação cósmica , que também constituiria uma extensão do modelo padrão.

Atualmente, nenhuma teoria proposta para tudo foi amplamente aceita ou verificada.

Veja também

Notas

Referências

Leitura adicional

Livros didáticos introdutórios

  • I. Aitchison; A. Hey (2003). Teorias de Gauge em Física de Partículas: Uma Introdução Prática . Instituto de Física. ISBN 978-0-585-44550-2.
  • W. Greiner; B. Müller (2000). Teoria de Gauge das Interações Fracas . Springer. ISBN 978-3-540-67672-0.
  • GD Coughlan; JE Dodd; BM Gripaios (2006). As Idéias da Física de Partículas: Uma Introdução para Cientistas . Cambridge University Press.
  • DJ Griffiths (1987). Introdução às partículas elementares . John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-60386-3.
  • GL Kane (1987). Física Moderna de Partículas Elementares . Perseus Books. ISBN 978-0-201-11749-3.

Livros didáticos avançados

artigos de jornal

links externos