Standart Model

Başlığın diğer anlamları için Model sayfasına bakınız.

Standart Model, gözlemlenen maddeyi oluşturan, şimdiye dek bulunmuş temel parçacıkları ve bunların etkileşmesinde önemli olan 3 temel kuvveti açıklayan kuramdır. SM olarak kısaltılır.

Sözü geçen 3 temel kuvvet: Elektromanyetik kuvvet, zayıf nükleer kuvvet (elektro-zayıf kuvvet) ve güçlü nükleer kuvvettir. SM'in en büyük başarısı şimdiye dek bir çok kez sınanmış olmasına rağmen atom altı parçacıkların özellikleri ile aralarındaki etkileşmelerine ait gözlenebilir nicelikleri büyük hassaslıkta tahmin edebilmesidir. Bununla birlikte yapılan daha hassas deneyler ile SM'in öngördüğü değerler arasında farklar bulunmaktadır. Bunlara ek olarak SM'in temel birçok eksik tarafı vardır.

SM'nin içeriği

SM'e göre evren birbirinin kopyası gibi duran 3 tane aileden oluşmaktadır. Birinci aile etrafımızda gördüğümüz maddeyi oluşturmaktadır. İkinci ve üçüncü aileler birinci aileden daha ağırdırlar. Her ailede 2 kuark (yükleri 2e/3, -1e/3), 2 lepton (yükleri -1e, 0e) ve bunlarin anti parçacıkları vardır. Mesela '$u,d,e,v_{e}$' parçacıkları 1. aileyi oluşturmaktadırlar. '$c,s,\mu ,v_{\mu }$' parçacıkları 2. aileyi oluşturmaktadırlar ve '$t,b,\tau ,v_{\tau }$' 3. aile olarak sınıflandırılır. 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 karşılaşılan bir küçük zorluk, farklı ailelerde aynı yerde olan kuarkların 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 Nicola Cabibbo tarafından yazılan bu matris, 3 aileli duruma Makoto Kobayashi ve Toshihide Maskawa tarafından genelleştirdiği için onların isimlerinin baş harfleri ile anılır: CKM matrisi.

Yukarıda bahsi geçen bütün kuarklar ve leptonlar elektromanyetizma ve zayıf nükleer gücün birleşimi olan elektro-zayıf kuvvet ile etkileşirler. Bu kuvveti $\gamma ,Z,W^{\pm }$ bozonları taşırlar. İlaveten, kuarkların sadece kendi aralarında 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 henüz keşfedilmemiş bir parçacık olan Higgs bozonu halen yüksek enerjili parçacık çarpışmalarının yapıldığı deneyler ile aranmaktadır. Bunlardan halen çalışmakta olan ikisi Fermi National Lab.'da Tevatron hızlandırıcısındaki CDF ve D0 deneyleridir.En son deney ise bütün dünyanın hayretle izlediği yüzyılın deneyi denilen CERN tarafından yapılan LHC dir.Higgs bozonu teorik olarak temel parçacıklar ile kütleli kuvvet taşıyıcılarının kütle kazanması için gerekli bir parçacıktır.

Nötrino kütlesi

SNO ve SuperKamiokande deneyleri daha önce sanılanın aksine, yüksüz leptonların ($\nu ,\mu ,\tau$) çok da küçük olmasına rağmen bir kütleye sahip olduklarını keşfettiler. SM'de bu durum öngörülmemiş olsa da, basit bir ekleme ile bu problem çözülebilir.

SM'nin eksikleri

SM'nin başarılarının yanı sıra temel bazı eksiklikleri vardır. Bunlar aşağıdaki gibi sıralanabilir;

• Higgs kütlesindeki hiyerarşi sorunu,
• Elektrozayıf ve Güçlü Nükleer Kuvvetleri daha yüksek enerjilerde birleşmemeleri,
• Fermiyon kütleleri ile bunların birbirleri ile olan karışımlarının rastlantısal gibi görünmesi,
• Evren'de gözlenen madde - karşı madde orantısızlığı,
• SM içinde deneyler ile yerleştirilmiş 20 tane sabit vardır, SM bu sabit katsayıların değerlerini öngörememektedir, SM'in öngörüleri için bazı deneylerin sonuçlarına ihtiyaç olması,
• Kütleçekim kuvveti (gravitasyon) için hiçbir şey söylememesi,
• Nötrinoların barındırdığı çok küçük de olsa kütle hakkında bir açıklama yapamaması ve nötrino osilasyonu hakkında bir şey söylememesi
• Kuarkların teoriye dışarıdan ithal edilmesi.

SM ötesi modeller

SM'in bahsi geçen sorunlarını çözmek için yuksek enerjilerde geçerli olacak ve düşük enerji değerlerinde SM'ye dönüşen yeni modeller ortaya atılmıştır. Bunlardan birkaçı aşağıdadır;

• Süpersimetri
• BBTler (Büyük birleşim teorileri)
• Ek boyutlar
• Küçük Higgs modelleri
• Teknirenk

Dış bağlantılar

• CERN hakkında