Стандартная модель
Чем глубже физики проникали в мир элементарных частиц, тем более разнообразным он оказывался. На сегодня выделено 17 частиц, которые считаются фундаментальными. Они делятся на три типа:
▶ кварки (верхний, нижний и др.);
▶ лептоны (электрон, мюон, тау нейтрино и др.);
▶ бозоны (глюон, фотон и др.).
Все частицы связаны тремя фундаментальными взаимодействиями – сильным, слабым ядерными взаимодействиями и электромагнитным (есть еще четвертое, гравитационное, но его мы в этой модели не найдем, о чем ниже).
Эти 17 частиц – ключевые ингредиенты Вселенной. Они объединены физиками в так называемую Стандартную модель, которую описывает квантовая теория поля. Эта теория чрезвычайно влиятельна: почти все предсказания Стандартной модели о свойствах микромира подтвердились с точностью до одной миллиардной – от одной миллиардной доли метра – это предел возможностей нынешней техники. И все-таки Стандартная модель не смогла стать теорией всего.
▶ Она никак не объясняет проблему массы. В самом деле, почему элементарным частицам свойственны такие масса и заряд, какие у них есть? Почему, скажем, электрон в 1836 раз легче протона?
▶ Она игнорирует гравитацию, а ведь это четвертое фундаментальное взаимодействие. Вообще, именно гравитация оказалась главным камнем преткновения для тех, кто хочет создать стройную модель реальности. Теория относительности, как мы помним, объясняет гравитацию искривлением пространства. А в квантовой теории все силы возникают благодаря обмену между частицами. Если эти теории объединять, то должна существовать еще одна, 18-я, частица – переносчик гравитации – гравитон. Если бы он в самом деле существовал и был бы таким же крошечным точечным объектом, как прочие кварки и бозоны, то порождал бы чрезвычайно мощное силовое поле, создающее мириады вторичных гравитонов – до бесконечности.