Standart Model

Gözlemlenen maddeyi oluşturan, şimdiye dek bulunmuş temel parcacıkları ve bunların etkileşmesinde önemli olan 3 temel kuvveti acıklayan kuram. SM olarak kısaltılır. Sözü geçen 3 temel kuvvet: Elektromanyetizma, Zayıf Nükleer ve Güçlü Nükleer kuvvetlerdir. SMin en büyük başarısı şimdiye dek yapılmış bütün Parçacık fiziği deneylerinin açıklayabilmesi ve sonuclarını büyük bir hassasiyetle tahmin edebilmesidir. Bununla birlikte içinde bir çok eksiklikde bulunmaktadır.

SM'in içeriği

SM Parçacık fiziğinde geçen ve gözlemleyebildiğimiz maddeyi oluşturan yapıtaşlarını 3 aileye ayırır. Her ailede 2 quark (yükleri 2/3, -1/3), 2 lepton (yükleri -1,0) ve bunlarin anti parçacıkları vardır. Mesela 1. aileyi 'u,d,e,Ve' oluştururlar. Diğer temel parçacıklar benzeri şekilde 'c,s,m,Vm' 2. ve 't,b,T,Vt' 3. aile olarak sınıflandırılınır. 2. aile üyeleri 1. den ve aynı şekilde 3. aile de 2.den daha ağır olmalarıyla beraber, temel özellikleri aynıdır. Bu yüzden SM en basit haliyle bir aile için yazılır ve 3 aileli duruma genişletilir.

Bu sınıflandırmada karşılasılan bir küçük zorluk, farklı ailelerde aynı yerde olan quarkların birbirlerine karışmalarıdır. Mesela d, s ve b birbirine karışırlar. Bu karışım matematiksel olarak 3x3 bir üniter matrisle ifade edilir. 2 aileli durum için ilk defa Cabibbo tarafından yazılan bu matris, 3 aileli duruma Kobayashi ve Maskawa tarafından genelleştirdiği için onların isimlerinin baş harfleri ile anılır: CKM matrisi.

Yukarda bahsi geçen bütün kuarklar ve leptonlar elektromanyetizma ve zayıf nükleer gücün birleşimi olan elektro-zayıf güç ile etkileşirler. Bu kuvveti $\gamma ,Z,W^{\pm }$ bozonları taşırlar. İlaveten, kuarkların sadece kendi aralardında etkileşmelerini sağlayan bir kuvvet daha vardır. Buna Güçlü etkileşim denir; taşıyıcıları $g$ (gluon) lardır. SM bu iki kuvvetin etkilerini Kendiliğinden Simetri Kırılması (KSK) ile birlikte anlatır.

SM'in Tamamlanması

Higgs bozonu

SM'in varlığını öngörduğu ama henuz keşfedilmemiş bir parcacık olan "Higgs" bozonu halen yüksek enerjilerde temel parçacık çarpışmalarının yapıldığı deneyler ile aranmaktadır. Bunlardan birkaçı Fermi Nationa Lab.'da CDF ve D0 deneylerinde aranmaktadır. Higgs bozonu, temel parçacıkların kütle kazanması için gerekli bir parçacıktır. Standart Model içindeki kuvvet taşıyıcı ayar bozonlarının kısa erimli doğası sebebi ile kütleli olmak zorundadırlar, Higgs potansiyelinin Kendiliğinden Simetri Kırılması ile bir vakum belenen değerine VBD sahip olur. SU(2)_L ayar alanın 3 tane ayar parçacığı bu sebeple bir kütleye sahip olur. Bunlar <math> W^\pm ve Z^0 <\math> bozonlarıdır. 2007 yılının sonlarında çalışması planlanan CERN'deki LHC hızlandırıcısında yapılacak CMS, ATLAS, LHCb ve ALICE deneylerinde Higgs parçacığı yanı sıra Standart Model ötesinde nasıl bir fizik olduğu araştırılacaktır.

Neutrino kütlesi

SNO ve SuperKamiokande deneyleri daha önce sanılanın aksine, yüksüz leptonların (yani neutrinolarin) kütlesi oldugunu ortaya çıkardılar. SMde bu durum öngörülmemiş olsa da, basit bir ekleme ile bu problem çözülebilir.

SM'in Eksikleri

SM'in başarilarin yani sira temel bazi eksiklikleri vardir:

• Higgs Kütlesindeki Hiyerarşi sorunu
• Elektrozayıf ve Güçlü Nükleer kuvvetleri daha yüksek enerjilerde birleşmemektedirler
• Fermion kutleleri ile bunların birbirleri ile olan karisimlari rastlantisal gibi görünmektedir.
• Evren'de gözlemlenen madde - karşı madde orantısızlığı
• SM içinde deneyler ile yerleştirilmiş 20 tane sabit vardır. Bunların değerlerini SM veremez
• Gravitasyon kuvveti için hiçbirşey söylememektedir
• Nötrinoların çok küçükde olsa bir kütleye sahiplerdir, SM ne bunu açıklayabilmekte nede nötrino osilasyonu hakkında bir şey söylemektedir.
• Kuarklar teoriye dışarıdan ithal edilmişlerdir.
• vb..

SM ötesi modeller

SM bahsi gecen sorunlarini cozmek icin yuksek enerjilerde gecerli olacak ve düşük enerjide SMe donüşecek yeni modeller ortaya atilmistir:

• Supersimetri
• GUTlar (Büyük birleşim Teorileri)
• Ekstra boyutlar
• Küçük Higgs Modelleri
• Teknikrenk

Dış bağlantılar

• cern hakkinda